Практикум 6

Мне достались гены человека со следующими ID: GPX4, HPGD, ALOX5, ALOX15, LTA4H. Я не могу чётко определить, какие белки кодируют данные гены по их ID. Список доступен по ссылке. Я проанализирую данный список ID с помощью двух баз данных: GO и KEGG.

Для выявления общих функций исследуемых генов используем базу данных Gene Ontology (GO), включающую три категории терминов:

Сервис PANTHER позволяет провести анализ обогащения GO-терминами:

  1. Загружаем список генов в GO Enrichment Analysis на сайте PANTHER.
  2. Настраиваем параметры:
    • Статистический метод - тест Фишера.
    • Поправка на множественное тестирование - FDR.
  3. Запускаем анализ отдельно для каждой категории (MF, BP, CC).

Результаты помогут определить, какие биологические функции, процессы или клеточные структуры объединяют исследуемые гены.

Рис. 1. Установленные параметры для запуска анализа обогащения терминами (для всех 3 аспектов одинаковые, здесь изображено для аспекта BP).

Результаты анализа оказались следующими:

Рис. 2. Наиболее значимые находки для анализа по аспекту BP (FDR P < 0.05).
Для аспекта BP в выдаче оказалcя 14815 терминов. На рисунке выше видны наиболее значимые находки. Видно, что данные гены участвуют в таких биологических процессах, как метаболизм липидов и биосинтез эйкозаноидов. Полную выдачу можно скачать по ссылке.

Рис. 3. Наиболее значимые находки для анализа по аспекту MF (FDR P < 0.05).
Для аспекта MF в выдаче оказалось 5070 терминов. На рисунке выше видны наиболее значимые находки. Видно, что ферменты, которые кодируют данные гены, как правило, осуществляют окислительную (оксигеназы, гидролазы) ферментативную активность, что в целом подчёркивает их роль в синтезе эйкозаноидов. Полную выдачу можно скачать по ссылке.

Для аспекта СС в выдаче оказалось 1997 терминов, все они не значимые. Вероятно, продукты данных генов распределены по разным компартментам человеческих клеток. Полную выдачу можно скачать по ссылке.

Для дальнейшего анализа используем базу данных KEGG, которая включает:

Нас интересует метаболический путь Arachidonic acid metabolism из базы KEGG PATHWAY. Анализ позволяет:

  1. Определить роль каждого гена в биосинтезе эйкозаноидов
  2. Выявить возможные аномалии в наборе генов

Дополнительную информацию о генах можно получить через поисковый инструмент KEGG.

Результаты анализа:
Рис. 4. Метаболическая карта метаболизма арахидоновой кислоты.
Видно, что ген ALOX15B может быть задействован в превращении арахидоновой кислоты в 8(S)-HPETE (судя по названию, тетраен; иными словами, в биосинтезе лейкополиенов). Разумно предположить, что продукт гена ALOX5 выполняет похожую функцию. Также можно убедиться, что продукт LTA4H обозначен на данной карте как 3.3.2.6 (превращает лейкотриен А в лейкотриен В), а продукт гена HPGD (окисляет некоторые простагландины) - как 1.1.1.141. Продукт гена HPX4 обозначен как 1.11.1.12 (превращает 12(S)-HPETE в 12(S)-HETE).

По итогам анализа данного списка генов с помощью баз данных KEGG и GO можно сделать вывод, что продукты генов из данного мне списка задействованы в биосинтезе различных эйкозаноидов (метаболизме арахидоновой кислоты). Среди белков, кодируемых этими генами, есть представители разных классов ферментов (оксидоредуктазы и гидролазы).