MetaX:探索微生物分类与功能(Taxon-Function)关联的宏蛋白质组学综合分析平台

MetaX是一款专为宏蛋白质组学(Metaproteomics)设计的开源工具,能够将肽序列与分类学和功能信息相结合,以帮助研究人员解答微生物在生态系统中的角色和功能,即“谁在做什么以及怎么做?”。由宏蛋白质组学知名实验室NorthOmics Lab开发。

MetaX 引入了创新性的可操作生物-功能(Operational Taxon-Function, OTF)单元概念,能够将特定的微生物类群(如种、属、科等)与它们的生物学功能(KEGG, COG, GO等)联系起来,从而为我们探索微生物在复杂生态系统中的功能提供了一个全新的视角。

MetaX 摘要

MetaX 的亮点功能


可操作生物-功能(OTF)框架:MetaX 引入了 OTF 概念,将特定微生物类群与其功能直接关联,帮助探索微生物在复杂生态系统中的功能角色。通过基于肽的比例阈值,实现了对肽与分类、功能的精确映射, 此外OTF连接允许用户自定义选择不同的生物分类水平功能分类(如Species-KEGG,Genus-CAzy等)。

肽为核心的注释方法:MetaX 采用肽水平的注释方法,而不是传统的蛋白质为核心的方法,这种肽注释方式使得 MetaX 能够直接分析功能与分类之间的关联,从而在宏蛋白质组学中提供更高分辨率的理解。

数据库构建与多维注释:MetaX 提供了数据库构建和更新模块,支持从MGnify(涵盖人类、鸡、老鼠、鱼类、海洋等12个数据库)自动下载和注释蛋白质,以生成OTF表。此外,MetaX 也支持从多个数据库(如 dbCAN 等)导入注释数据,并允许用户自定义数据库,确保在功能与分类注释中使用不同的来源与方法,实现更为全面的注释。

多样化的统计与可视化工具:MetaX 具备一整套的统计分析与可视化工具,包括主成分分析(PCA)、热图、柱形图、桑基图、火山图、网络图等,可用于展示不同样本之间的功能差异及其相互关系,帮助研究者更直观地分析结果。

直观的图形用户界面(GUI)与命令行界面(CLI):MetaX 提供了图形用户界面,适合非编程用户,同时提供命令行接口供需要自动化分析的用户使用。无论是初学者还是经验丰富的研究者,MetaX 都能简化从数据准备到可视化的全流程操作。


主界面


分析模块

OTF 示例


Taxa-Functions网络

展示选定样本和分组中所有的物种与功能的链接关系,如Species 连接的所有KEGG Pathways, 节点大小代码其丰度

Taxa-Functions网络

物种的功能贡献

展示某个物种的全部功能在不同分组(样本)之间的功能贡献差异,可选热图、线图、柱形图等

物种的功能贡献

功能的物种贡献

展示某个功能在不同分组(样本)之间的物种贡献差异, 可交互柱形图:

功能的物种贡献


计算功能冗余(Functional Redundancy)

组间功能上没有显著性差异,但贡献此功能的物种在组间显著不同的OTF

组间物种上没有显著性差异,但物种贡献的功能在组间显著不同的OTF

组间功能上没有显著性差异,但贡献此功能的物种在组间显著不同的OTF


其他统计和可视化功能


MetaX包含了大量的统计和可视化工具,以及对数据筛选过滤的工具,用户能够自由调整绘图参数。此外, 所有的结果支持导出为不同格式的图片(如PDF, SVG, PNG等)和表格,以用于后续的分析和调整。

参数设置
表格导出


任意表格模式

MetaX支持任意表格模式(Any Table Mode)允许用户导入任意数据表格而不是仅限于宏蛋白质组学数据。可用的功能包括数据预处理、PCA、相关性、差异分析、共表达分析等。

切换任意表格模式

下载安装


MetaX 提供桌面版和命令行版:

桌面版(推荐):包括所有必要的依赖项,适合需要快速上手的用户。可以从Northomics Lab网站以或者Github项目主页下载。

命令行版:通过以下命令安装,适合有编程经验的用户:

python -m pip install MetaXTools

总结


MetaX 作为一款宏蛋白质组学数据分析工具,以其独特的 OTF 框架和肽水平的注释方法,极大地提升了从肽到功能的解析能力。无论是需要直观可视化的初学者,还是追求高分辨率功能探究的资深研究者,MetaX 都为揭示微生物在复杂生态系统中的功能提供了强有力的支持。

本文仅介绍了MetaX的一小部分功能,更多详情与案例展示请查看文末参考内容。

参考内容:

项目主页:https://github.com/byemaxx/MetaX

详细使用文档:https://byemaxx.github.io/MetaX

NorthOmics Lab:https://www.northomics.ca

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 218,941评论 6 508
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 93,397评论 3 395
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 165,345评论 0 356
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,851评论 1 295
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,868评论 6 392
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,688评论 1 305
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,414评论 3 418
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 39,319评论 0 276
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,775评论 1 315
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,945评论 3 336
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 40,096评论 1 350
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,789评论 5 346
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,437评论 3 331
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,993评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 33,107评论 1 271
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 48,308评论 3 372
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 45,037评论 2 355

推荐阅读更多精彩内容