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数据与分析

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更新于 10-15 15:31

技能介绍

用途

本技能面向代谢组学通路分析,帮助用户鉴定代谢物、映射到代谢通路、查找疾病关联,并连接到酶与基因。其核心思路是先明确代谢物身份,再基于数据库特异标识符进行通路与关联查询。

主要能力

  • 代谢物鉴定与解析:Metabolite_search 按名称或分子式查询,返回 PubChem 匹配的 CID、名称、分子式、分子量、SMILES;MetabolomicsWorkbench_search_compound_by_name 按名称查询并与 RefMet 交叉引用;支持按 m/z(需指定加合物与容差)或精确质量搜索;支持按 HMDB ID、PubChem CID 等 ID 查询。
  • 标识符交叉引用:BridgeDb_xrefs 在 Ch(HMDB)、Cs(ChemSpider)、Ck(KEGG)、Ce(ChEBI)等来源之间转换;BridgeDb_search 支持自由文本代谢物搜索。
  • 代谢物特征描述:Metabolite_get_info 返回分类(super_class/class/sub_class)、生物学角色、细胞定位;MetabolomicsWorkbench_get_refmet_info 提供标准化 RefMet 分类;KEGG_get_compound 返回关联的酶、反应与通路 ID。
  • 通路映射:MetaCyc 支持关键词搜索通路、按通路 ID 获取反应/酶/化合物、按化合物查其参与通路、按反应查底物与产物;KEGG 支持按基因查通路、按通路查全部基因;Reactome 支持搜索、按 ID 获取通路、通路富集分析、将 UniProt 映射到通路。
  • 酶与基因连接:CTD_get_chemical_gene_interactions 返回与化学物质互作的基因;KEGG_get_gene_pathways 查酶基因参与的通路;BridgeDb_attributes 获取标识符属性。
  • 疾病关联:CTD_get_chemical_diseases 返回人工整理或推断的化学物-疾病关联;CTD_get_gene_diseases 按基因查询;Metabolite_get_diseases 按化合物名称/HMDB ID/PubChem CID 查询(默认返回上限 50)。
  • 跨库富集:MetabolomicsWorkbench_get_study 获取研究信息;MetabolomicsWorkbench_get_compound_by_pubchem_cid 按 PubChem CID 查询;PubMed_search_articles 与 EuropePMC_search_articles 提供文献背景。

使用方式

工作流分六个阶段:Phase 0 鉴定与解析 → Phase 1 特征描述 → Phase 2 通路映射 → Phase 3 酶/基因连接 → Phase 4 疾病关联 → Phase 5 跨库富集 → 报告。

当分析需要计算(统计、数据处理、评分、富集)时,应通过 Bash 编写并运行 Python 代码(pandas、scipy、statsmodels、matplotlib),先调用工具检索数据,再实际执行分析并报告真实结果,而非仅描述步骤。

常见用法要点:ReactomeAnalysis_pathway_enrichment 的 identifiers 必须是空格分隔的字符串,不能是数组;KEGG 的 gene_id 需带物种前缀(如 hsa:5230);CTD_get_chemical_diseases 使用常见名称或 MeSH ID,而非 HMDB ID;分析前应先解析代谢物名称。

适用场景

适用于代谢物身份确认、跨数据库标识符转换、代谢通路归属查询、酶与基因关联分析、代谢物-疾病关联查询,以及基于代谢物列表的通路富集与文献背景调研。

限制

HMDB 无开放 API,需使用 Metabolite_get_info(基于 PubChem)。MetaCyc 通路为参考性通路,非 KEGG 那样的物种特异性通路。CTD 对常见代谢物可能返回极大数据集(如对乙酰氨基酚超过 22000 条)。ReactomeAnalysis 期望基因/蛋白 ID,而非直接接受代谢物 ID。BridgeDb 覆盖范围取决于该代谢物是否存在于映射数据库。