マイクロアレイデータの解析例 1.9 (上流解析、 GeneMANIA)

これまでの解析で、発現変動遺伝子の算出機能解析、さらにパスウェイ解析を通して、発現変動した遺伝子には、どのような機能の遺伝子が多いか、どの辺りのパスウェイの遺伝子が多いのか、全体的に見ました。

また、共通して変動したものが多いのか、特定のサンプルだけ変動した遺伝子が多いのかといった変動パターンは、ヒートマップで確認します。

特定の機能やパスウェイの遺伝子が、特徴的な変動パターンを示しているのであれば、それがキーになる可能性があるでしょう。そのあとは、それらの重要と考えられる遺伝子をリアルタイムPCRでチェックしたり、タンパクを免疫染色で確認したりといったバリデーションを行って、一段落となります。ここまでの結果で、論文なる場合もあるかと思います。(本当にキーになっているかどうか証明するのであれば、siRNAでノックダウンしたり、KOマウスを作成することになるでしょう。)

上流解析 (GeneMANIA)

もう少し、結果に新規性を求めるのであれば、上流解析を行うことになります。例えば、アポトーシスのパスウェイ上の遺伝子が増加していたのであれば、それを結果と考えて、それらの遺伝子を増加させている原因の遺伝子を探すというものです。

このとき、 Ingenuity Pathway Analysis (IPA) など有償のパスウェイデータベースがあれば便利です。無償のデータベースとしては、 GeneMANIA などがあります。

仮に PIK3R5, PRKACG, CASP12 遺伝子の増加が重要な結果であると考えられるとすると、それらを共通に制御する遺伝子が存在するようであれば、原因と言えるかもしれません。

GeneMANIA で、これら3つの遺伝子を検索すると、下記のようなネットワーク図が得られます。(オプションを変更して、50遺伝子まで検索しています。)

GeneMANIA で検索した結果。
GeneMANIA で検索した結果。

残念ながら、これら3つの遺伝子を直接共通に制御していそうな遺伝子は、見つかりませんでした。(新規性を求めるのであればということであり、必ずしもここまでの結果が要求されるわけではありません。)ネットワーク図から、次の研究のヒントは得られるかもしれません。

 

GeneMANIA: 機能の一覧の保存

遺伝子名の一覧に続き、機能の一覧を表示し、保存する方法を紹介します。

機能の一覧の表示

上部の “Functions” タブをクリックして、表示されているネットワークに含まれる遺伝子の持つ機能の一覧を表示できます。GeneMANIAの検索結果で表示されているネットワークが、生物学的にどのような機能を持っているのか(アノテーションを多く含んでいるか)確認できます。遺伝子名の一覧と同様に、各機能にマウスカーソルを合わせると、ネットワーク上のその機能を持つ遺伝子のみがハイライトされます。

Functions タブをクリック
Functions タブをクリック
機能の一覧。マウスカーソルを合わせてハイライト。
機能の一覧。マウスカーソルを合わせてハイライト。

機能の一覧の保存

遺伝子の一覧と同様に、メニューの「File」から「Save functions」を選択して、機能の一覧を保存できます。ダウンロードフォルダに、 “functions_list.txt” というファイルで保存されます。

 

File から Save functions を選択。
File から Save functions を選択。
 

GeneMANIA の結果から、遺伝子の一覧を取得

GeneMANIA の表示された結果から、ネットワークに含まれる遺伝子の一覧を見る方法の紹介です。

遺伝子の一覧の表示

右側の “Genes” タブをクリックすると、ネットワークに含まれる遺伝子の一覧が表示されます。また、表示された一覧の遺伝子名にマウスカーソルを合わせると、その遺伝子からつながっている部分だけがハイライトされます。(新機能のようです。)

Genes タブをクリック。
Genes タブをクリック。
マウスカーソルを合わせた遺伝子をハイライト。
マウスカーソルを合わせた遺伝子をハイライト。

 

遺伝子の一覧の保存

ネットワークに含まれている遺伝子の一覧をファイルとして保存できます。「File」メニューから、「Save genes」を選びます。ダウンロードフォルダに、”genes_list.txt” という名前のファイルで保存されます。

File --> Save genes を選択。
File –> Save genes を選択。
 

GeneMANIA のレポートとオプション

GeneMANIA で検索した結果を保存するには、File メニューから、”Create report” を選択します。印刷用の画面になるので、そのまま印刷したり、PDFとして保存することができます。

Create report
Create report を選択して、レポート形式で表示できます。

また、GeneMANIA の検索結果は、標準では20個の遺伝子しか表示されません。これは、 “Show advanced options” をクリックして表示されるオプションから変更することが可能です。最大100個まで拡張できます。

show advanced options
オプションから、表示する遺伝子の数を変更できます。
 

GeneMANIA

ある遺伝子について研究していて、「その遺伝子に何らかの関連が報告されている遺伝子をまとめて知りたい」と思ったことはないでしょうか?それをネットワークの図で表してくれるツールが GeneMANIA です。

GeneMANIA
GeneMANIA で検索する例。

トップの画面から、生物種を選択し、遺伝子名を入力するだけで、関連する遺伝子の情報がネットワークの図とともに得られます。データとしては、マイクロアレイデータによる共発現の情報や、Protein-Protein Interaction (PPI) の情報、  BioGRID など、さまざまな情報が元になっています。

GeneMANIA
GeneMANIA のネットワーク図。

どの種類の情報による関係(線)かは、線の色から知ることができます。機械的に生成された情報なので、これまでに知られている関係が整理されて、まとめられているわけではありませんが、便利なツールだと思います。