時(shí)間序列分析

　　實(shí)驗介紹通過(guò)在不同時(shí)間點(diǎn)對細胞周期以及特地狀態(tài)條件下的基因表達進(jìn)行測定，獲得的基因表達數據，即時(shí)間序列基因表達數據，包含著(zhù)豐富的基因調控信息，可以想象位于基因調控網(wǎng)絡(luò )上游基因的變化，理應處于下游基因的前面。當上游基因（比如轉錄因子TF）的表達發(fā)生變化以后，這種變化會(huì )沿著(zhù)基因調控網(wǎng)絡(luò )傳播，當測量了每個(gè)基因在不同時(shí)間的表達水平后，就能夠從這種時(shí)間序列數據中反推得到關(guān)于基因調控順序以及調控對象的重要信息。RNA-seq的基礎分析是差異表達。但當樣本的實(shí)驗時(shí)間點(diǎn)大于或等于3的時(shí)候，我們可能更關(guān)心這些基因在多個(gè)時(shí)間的變化規律（上下波動(dòng)的變化），而不僅僅滿(mǎn)足于差異表達。

 

　　我們利用STEM軟件通過(guò)先預設趨勢，再分配的基本原理將輸入的基因按照其表達趨勢進(jìn)行分類(lèi)，結合功能富集分析，從而更有效地挖掘數據內部的規律。

 

　　區別于K-means硬聚類(lèi)算法，我們利用R包Mfuzz模糊聚類(lèi)原理，將一個(gè)基因對應到幾個(gè)簇，通過(guò)計算各個(gè)簇下該基因membership值，直觀(guān)感受基因在某個(gè)聚類(lèi)的歸屬程度，對時(shí)間序列這種逐漸變化，并且會(huì )頻繁的出現聚類(lèi)重疊的類(lèi)型的數據進(jìn)行很好的聚類(lèi)分析。

 

　　2.結果展示

 

　　圖1  stem軟件分析結果圖。左圖表示所有的聚類(lèi)集合，有顏色的表示基因表達模式顯著(zhù)相似，其中小方塊左上方的數字表示聚類(lèi)基因集合的編號；方塊中黑色折線(xiàn)表示該基因集合中所有基因表達的整體趨勢走向；右圖為其中一個(gè)基因集合的具體表達模式圖及詳細信息。

 

　　圖2  R包Mfuzz分析基因表達模式聚類(lèi)結果圖。黃色和綠色的線(xiàn)表示低membership值的基因，紅色和紫色的線(xiàn)表示高membership值的基因

 

　　圖3  R包Mfuzz分析基因表達模式聚類(lèi)全局分布圖。藍色線(xiàn)粗細代表兩種聚類(lèi)模式的耦合度。