Embed Size (px)
DESCRIPTION
基于基因集富集分析的畜禽复杂性状 GWAS 分析平台及其应用. 潘玉春 王起山 [email protected] 2011.8.12. 一、背景. GWAS 全基因组关联分析方法（ GWAS ）是近几年提出的复杂性状功能基因鉴定的新策略。该方法是基于全基因组范围内的序列变异，筛选出那些与性状关联的 SNPs 。 问题 — 需要对数以万计的 SNP 位点进行检测，可能出现许多假阳性或假阴性的结果。 — 缺乏对显著 SNP 的生物学解释（如所处的代谢通路、生物过程等），导致很难解释性状的分子遗传机制。. GSEA-GWAS - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
2
一、背景
3
GWAS
全基因组关联分析方法（ GWAS ）是近几年提出的复杂性状功能基因鉴定的新策略。该方法是基于全基因组范围内的序列变异，筛选出那些与性状关联的 SNPs 。
问题— 需要对数以万计的 SNP 位点进行检测，可能出现许多假阳
性或假阴性的结果。— 缺乏对显著 SNP 的生物学解释（如所处的代谢通路、生物
过程等），导致很难解释性状的分子遗传机制。
4
GSEA-GWAS 基因集富集分析的基本思想是使用预定义的基因集（通常来自功能注释或先前实验的结果），筛选出与性状显著相关的通路等注释集合。
引入基因集富集分析的方法比单基因分析能获得更多、更有生物学意义的基因信息，将有助于解决上述两个问题。
Mootha 等（ 2003）提出用于表达芯片的数据分析
Wang Kai 等（ 2007）扩展到 GSEA-GWAS
5
GWAS using single marker based association
test
6
GWAS 分析结果
选择 GWAS 结果显著的SNP 集合进行 Fisher 检验
显著的基因集基因集 QTL 映射 功能验证
GSEA-GWAS 分析流程
基因映射 SNP
基因集映射基因基因集定义
选择 GWAS 结果中所有SNP 进行富集分析
7
目前基于基因集富集分析的全基因组关联分析方法（ GSEA-GWAS）已经应用于人类（随机无关人群或核心家系）和小鼠（高度近交）的资源群体。
http://www.nr.no/pages/gseasnp
(Bioinformatics 2008)
https://webtools.imbs.uni-luebeck.de/snptogo
(Bioinformatics 2008)
GSEA-GWAS 研究进展
8
二、畜禽 GSEA-GWAS平台
牛基因组 SNP功能注释与 Fisher富集分析平台
http://klab.sjtu.edu.cn/SNPknow
http://klab.sjtu.edu.cn/SNPpath
猪、牛、鸡基因集富集分析平台
http://klab.sjtu.edu.cn/GWAS
9
– KEGG Pathway:
转录调控、信号转导、代谢
– Gene Ontology:
cellular component, biological process, molecular function 支持基因集
牛 SNP 功能注释及 Fisher 富集分析平台
10
Homepage of SNPpath
Cluster for Computering
SNPpath Web Server
Path details Result Page
Gene Ontology associated with traits
MySQL DatabaseGene Ontology
分析流程
11
Fisher’s精确概率法利用超几何分布的原理推断每个基因集中的差异表达基因的比例是否与整个基因芯片上差异表达基因的比例相同。
差异表达SNP
非差异表达SNP
合计基因集注释的 SNP a b a+b非基因集注释的
SNPc d c+d
合计 a+c b+d a+b+c+d
分析原理
1212
分析实例Snelling et al. 2010 Journal of Animal Science
2013 animals
BovineSNP50 BeadChip (50K) assay
birth weight (BWT), BW gain from birth to weaning, adjusted to 205 days (WG), 205-day adjusted weaning weight (WW), 160-day adjusted postweaning BW gain (PWG)365-day adjusted yearling weight (YW).
13
Growth traits Pathway ID Pathway name P value
birth weight（ BWT）00330 Arginine and proline metabolism 0.0405
00480 Glutathione metabolism 0.0213
205-day preweaning gain (WG)00030 Pentose phosphate pathway 0.0184
00512 O-Glycan biosynthesis 0.0637
160-day postweaning gain (PWG)
04620 Toll-like receptor signaling pathway 0.0762
00330 Arginine and proline metabolism 0.0405
00480 Glutathione metabolism 0.0213
205-day weaning weight (WW)00330 Arginine and proline metabolism 0.0405
00480 Glutathione metabolism 0.0213
365-day yearling weight (YW)
00030 Pentose phosphate pathway 0.0184
00330 Arginine and proline metabolism 0.0405
00480 Glutathione metabolism 0.0213
14
15
发表论文
16
– KEGG Pathway:
转录调控、信号转导、代谢– Gene Ontology:
cellular component, biological process, molecular function
– the Pfam protein families database (Pfam)
– protein domains, families and functional sites (PROSITE)
猪、牛、鸡基因集富集分析平台
支持基因集
17
Single column P-values, the data can be analyzed using Irizarry‘s method ；
Two columns of P-values, the data can be analyzed using either the F test or t test;
The program also accepts up to 5000 columns of P-values which can be analyzed using either the Efron‘s re-standardized .
支持物种猪、 牛、 鸡
分析方法
18
程序主页
19
注释集合
20
富集分析流程
21
Snelling et al. 2010. J. Anim. Sci. 88(3):837–848.
To illustrate the application of GWASknow, we analyzed the SNP data from the GWAS of growth in crossbred beef cattle which used BovineSNP50 BeadChip (50K) assay. Body weights (BW) gain from birth to weaning were utilized.
分析实例
22
The analysis results by the restandardized method are shown. A total of 28 KEGG pathway gene sets having FDR-corrected p-values< 0.01 were tabulated.
23
http://animalgenome.org/cgi-bin/QTLdb/BT/summary
Many of the gene sets we identified made good biological senses. For example, The KEGG terms 'Selenoamino acid metabolism' and 'O-Glycan biosynthesis' overlap QTL described for average daily gain, body weight, feed conversion ratio.
QTL 映射
24
相关论文
25
Thanks!
农业与生物学院动物科学系上海市兽医生物技术重点实验室
