- Гены регулируют разные этапы синтеза гема, от образования его предшественников (ALAS1, ALAS2, ALAD, HMBS, UROS, UROD, CPOX, PPOX, COX10, COX15) до его транспорта (FLVCR1, ABCG2) и интеграции в белки (FECH). Кроме того, ALB участвует в переносе различных молекул, включая производные гема.
- Универсальность: применяется для всех организмов
- Иерархическая структура: термины организованы в виде графа
- Аннотации: гены связываются с терминами GO на основе экспериментальных данных или предсказаний.
- Биосинтезом гема (8 терминов, FE>100, p<1E-22)
- Метаболизмом порфиринов (6 терминов, FE>100, p<1E-25)
- Тетрапирроловым обменом (5 терминов, FE>100, p<1E-24)
Практикум 6. Базы данных KEGG, GO и другие
Описание входных данных
Для анализа мне был предложен набор из 14 генов: ALAS2, FECH, ALAS1, UROS, CPOX, PPOX, ALAD, HMBS, ALB, UROD, COX15, FLVCR1, ABCG2, COX10
Я провела анализ информации, полученной на UniProt, о белках, кодируемых генами выше, и выяснила, что в основном эти гены связаны с биосинтезом, транспортом и утилизацией гема – важнейшего кофактора, участвующего в кислородном обмене, клеточном дыхании и детоксикации. Основная и общая функция:
Ссылка на список генов.
Go
База данных GO (Gene Ontology) - это база данных, которая стандартизовано описывает функции генов и их продуктов (белков) у различных организмов через 3 аспекта: молекулярная функция, биологический процесс, клеточный компонент.
Ключевые особенности GO:
Чтобы провести анализ обогащения терминами с помощью Gene Ontology я вписала свои IDs в поле на сайте базы данных, выбрала тип теста - Фишер и поправку Бонферрони на множественную проверку гипотез.
Ссылка на выдачу Gene Ontology отсортированная по p-value.
На Рис. 1. можно увидеть, что в выдачу попали 24 находок. Наблюдается исключительно сильное обогащение терминами, связанными с:
11 терминов с FE>100 указывают на абсолютную специфичность данных процессов для исследуемых генов. Низкие p-value (до 1E-30) подтверждают достоверность. Результаты GO-анализа полностью согласуются с аннотациями генов в UniProt, что подтверждает высокую точность классификации функциональных терминов в Gene Ontology
Human Protein Atlas
Human Protein Atlas (HPA) — это масштабная база данных, объединяющая информацию о локализации, экспрессии и функциях всех белков человека. Она предоставляет данные об их распределении в нормальных и опухолевых тканях, субклеточной локализации, а также прогностической значимости для различных заболеваний. HPA интегрирует транскриптомные и протеомные данные, дополняя их микроскопическими изображениями и клиническими ассоциациями, что делает её ключевым ресурсом для биомедицинских исследований.
Рассмотрим ген COX10
На Рис. 2. можно видеть, что экспрессия РНК происходит во всех органах, но максимальная экспрессия происходит в проксимальном отделе пищеварительного тракта, а именно в большей степени в языке, и мышечных тканях, а если точнее - в сердечных и скелетных мышцах. Касаемо белков можно сказать, что экспрессия белков почти также происходит во всех органах, но за исключением глаза. Максимальная экспрессия белков происходит в почках и мочевом пузыре, в дыхательной системе (в основном в легких) и в мозгу, в органах женской и мужской половой системы.
Рис. 3. представляет собой гистограмму, на котором можно удобно проанализировать уровень экспрессии продуктов (белков) гена COX10. В основном это гиппокамп, легкие, почки, яичко, придаток яичка и плацента.
Вывод
Анализ генов, связанных с синтезом и транспортом гема, в базах данных GO и UniProt подтвердил их ключевую роль в биосинтезе гема (GO: p-value ≤ 1.45E-22) и показал широкую тканевую специфичность экспрессии (например, COX10 — максимальная активность в почках, лёгких и мозге). Данные GO выявили обогащение терминами, связанными с метаболизмом гема и пигментов, а UniProt предоставил детали о локализации и функциях белков. Вместе эти базы данных позволили системно охарактеризовать гены и их биологическую значимость.