该技能面向基于质谱(MS)的蛋白质组学数据分析,目标是从蛋白鉴定延伸到定量、差异表达、翻译后修饰(PTM)以及系统层面的生物学解读。
用途与适用问题
资料列出以下触发场景:用户持有蛋白质组学数据(MS 输出文件);提出关于蛋白丰度或表达的问题;要求进行差异蛋白表达分析;进行 PTM 分析(磷酸化、乙酰化、泛素化);蛋白-RNA 关联分析;涉及蛋白质组学的多组学整合;蛋白复合物或相互作用分析;蛋白质组学生物标志物发现。示例问题包括:分析 MaxQuant 输出以进行差异蛋白表达;疾病与对照中哪些蛋白显著上调;将蛋白丰度与 mRNA 表达关联;条件间哪些翻译后修饰发生变化;从 co-IP MS 数据中识别蛋白复合物;差异表达蛋白富集于哪些通路;寻找用于疾病分类的蛋白标志物;比较蛋白与 RNA 水平以识别翻译调控基因。
主要能力
资料以表格形式列出核心能力:数据导入(MaxQuant、Spectronaut、DIA-NN、Proteome Discoverer、FragPipe 输出);质量控制(缺失值分析、强度分布、样本聚类);归一化(Median、Quantile、TMM、VSN);缺失值填补(MinProb、KNN、QRILC);差异表达(Limma、DEP、MSstats);PTM 分析(磷酸位点定位、PTM 富集、激酶预测);蛋白-RNA 整合(相关性分析、翻译效率);通路富集(过表达分析与 GSEA);PPI 分析(通过 STRING/IntAct 检测蛋白复合物与互作网络);报告(含火山图、热图、通路图)。
工作流程
流程分为八个阶段:
- 阶段 1:数据导入与质量控制。支持 MaxQuant(proteinGroups.txt、evidence.txt、Phospho (STY)Sites.txt、modificationSpecificPeptides.txt)、Spectronaut(_Report.tsv)、DIA-NN(report.tsv、report.pr_matrix.tsv)、Proteome Discoverer(_Proteins.txt、*_PSMs.txt)。资料提供了 load_maxquant_proteins 等示例函数,用于提取 LFQ 或 raw intensity 列、生成强度矩阵与元数据。QC 包括缺失值评估、强度分布箱线图、样本相关性热图与 PCA。
- 阶段 2:预处理与归一化。包括过滤低置信蛋白(肽段数≥2、有效样本数阈值、去除污染物与反向序列)、缺失值填补(MinProb 假设缺失为低丰度 MNAR、KNN、QRILC)、log 转换以及 Median/Quantile/TMM/VSN 归一化。
- 阶段 3:差异表达分析。统计检验(limma、t 检验、ANOVA)、多重检验校正(BH、Bonferroni)、折叠变化计算、显著性阈值(p < 0.05,|log2FC| > 1)。资料给出 differential_expression_limma 与 plot_volcano 示例代码。
- 阶段 4:PTM 分析(如适用)。识别修饰肽、定位概率过滤(如 Localization prob > 0.75)、PTM 位点定量、激酶-底物预测、PTM 富集分析。
- 阶段 5:功能富集。Gene Ontology 富集、KEGG/Reactome 通路富集、蛋白复合物富集(CORUM)、组织特异性富集。
- 阶段 6:蛋白-蛋白相互作用。查询 STRING 获取互作网络、识别蛋白复合物、网络聚类与模块、枢纽蛋白识别。
- 阶段 7:多组学整合(可选)。与 RNA-seq 数据关联、识别翻译调控蛋白、与变异/CNV 数据比较、与代谢组学整合。
- 阶段 8:生成报告。汇总统计、火山图与热图、通路图、蛋白网络可视化、多组学整合图。
使用方式
资料以代码为主,展示了数据加载、QC、填补、归一化、差异表达与可视化的示例函数。部分步骤(如激酶预测、通路富集)引用了 ToolUniverse 的 run_one_function 调用形式,涉及 phosphosite_plus_query、enrichr_enrich 等工具名称,并注明部分为 hypothetical。
限制与未提供事项
资料中的若干功能仅给出思路或占位代码,例如激酶-底物预测、CORUM 蛋白复合物富集、基于 STRING 的 PPI 网络构建在提供的文本中未完整展开(如 build_protein_network 中断于说明处)。资料未说明具体收费、价格、平台限制或性能效果,这些信息暂未提供。