单细胞之富集分析-3:GO和KEGG富集分析及绘图


单细胞富集分析系列:


单细胞富集分析我最常用的是分组GSVA,但最近用到了GO分析,就复习一下GO和KEGG富集分析及绘图。

1. 数据集准备

library(Seurat)
library(patchwork)
library(clusterProfiler)
library(org.Mm.eg.db) ##加载小鼠
library(org.Hs.eg.db) ##加载人类
library(tidyverse)

载入无比熟悉的pbmc.3k数据集 (已注释好,数据准备见monocle)

pbmc <-readRDS("pbmc.rds")
table(pbmc$cell_type)

#  Naive CD4 T Memory CD4 T   CD14+ Mono            B        CD8 T FCGR3A+ Mono 
#          711          480          472          344          279          162 
#           NK           DC     Platelet 
#         144           32           14 

pbmc3k数据集只有1个样本,没办法区分HC和病例组。
若有分组,可以使用subset函数将某种细胞取出,来做这种细胞病例组和对照组相比的差异基因和富集分析

2. 计算差异基因

  • 使用seurat包的FindMarkers来计算差异基因。
    ident.1是病例组,ident.2是对照组。(这里只做演示,计算的是和Naive CD4 T相比,Memory CD4 T的差异基因)
dge.celltype <- FindMarkers(pbmc, ident.1 = 'Memory CD4 T',ident.2 = 'Naive CD4 T', 
                            group.by = 'cell_type',logfc.threshold = 0,min.pct = 0)
saveRDS(dge.celltype, file = "deg.rds")
sig_dge.all <- subset(dge.celltype, p_val_adj<0.05&abs(avg_log2FC)>0.15) #所有差异基因
View(sig_dge.all)
结果默认按p_val_adj从小到大排列
  • 分组可视化
sig_dge.up <- subset(dge.celltype, p_val_adj<0.05&avg_log2FC>0.15)
sig_dge.up <- sig_dge.up[order(sig_dge.up$avg_log2FC,decreasing = T),]
sig_dge.up_TOP30 <- rownames(sig_dge.up[1:30,])
sig_dge.down <- subset(dge.celltype, p_val_adj<0.05&avg_log2FC< -0.15)
sig_dge.down <- sig_dge.down[order(sig_dge.down$avg_log2FC,decreasing = T),]
sig_dge.down_TOP30 <- rownames(sig_dge.down[1:30,])
diffall <-c(sig_dge.up_TOP30,sig_dge.down_TOP30) 

Idents(pbmc) <- 'cell_type'
pbmc_sub <- subset(pbmc,ident=c('Memory CD4 T','Naive CD4 T'))
Idents(pbmc_sub) <- 'cell_type'
View(pbmc_sub)
matrix <- AverageExpression(object = pbmc_sub,assays = 'RNA',slot = "scale.data")[[1]]
matrix <- matrix[rownames(matrix)%in%diffall,]
matrix[matrix>2]=2;matrix[matrix< -2]= -2
p=pheatmap( matrix ,show_colnames =T,
            show_rownames = T,
            cluster_cols = T, cluster_row = T,
            border_color = NA,
            color = colorRampPalette(c("navy", "white", "firebrick3"))(50))
save_pheatmap_pdf <- function(x, filename, width=8, height=15) {
    stopifnot(!missing(x))
    stopifnot(!missing(filename))
    pdf(filename, width=width, height=height)
    grid::grid.newpage()
    grid::grid.draw(x$gtable)
    dev.off()
  }
 save_pheatmap_pdf(p, "diff_heatmap.pdf")
替换数据画所有样本的差异基因热图原理一样

3. GO富集分析(分为BP, CC和MF)

# BP, CC和MF三种通路都一起富集
ego_ALL <- enrichGO(gene          = row.names(sig_dge.all),
                    #universe     = row.names(dge.celltype),
                    OrgDb         = 'org.Hs.eg.db',
                    keyType       = 'SYMBOL',
                    ont           = "ALL",  #设置为ALL时BP, CC, MF都计算
                    pAdjustMethod = "BH",
                    pvalueCutoff  = 0.01,
                    qvalueCutoff  = 0.05)
ego_all <- data.frame(ego_ALL)
write.csv(ego_ALL,'enrichGO_all.csv')
View(ego_all)
# 分别对BP, CC和MF进行富集
ego_CC <- enrichGO(gene          = row.names(sig_dge.all),
                   #universe     = row.names(dge.celltype),
                   OrgDb         = 'org.Hs.eg.db',
                   keyType       = 'SYMBOL',
                   ont           = "CC",
                   pAdjustMethod = "BH",
                   pvalueCutoff  = 0.01,
                   qvalueCutoff  = 0.05)
ego_cc <- data.frame(ego_CC)
write.csv(ego_cc,'enrichGO_cc.csv') 
ego_MF <- enrichGO(gene          = row.names(sig_dge.all),
                   #universe     = row.names(dge.celltype),
                   OrgDb         = 'org.Hs.eg.db',
                   keyType       = 'SYMBOL',
                   ont           = "MF",
                   pAdjustMethod = "BH",
                   pvalueCutoff  = 0.01,
                   qvalueCutoff  = 0.05)
ego_mf <- data.frame(ego_MF)
write.csv(ego_mf,'enrichGO_mf.csv') 
ego_BP <- enrichGO(gene          = row.names(sig_dge.all),
                   #universe     = row.names(dge.celltype),
                   OrgDb         = 'org.Hs.eg.db',
                   keyType       = 'SYMBOL',
                   ont           = "BP",
                   pAdjustMethod = "BH",
                   pvalueCutoff  = 0.01,
                   qvalueCutoff  = 0.05) 
ego_bp <- data.frame(ego_BP)
write.csv(ego_bp,'enrichGO_bp.csv') 
绘图
  • 最普通的图,也是一般生信公司出报告的图,略丑。
p_BP <- barplot(ego_BP,showCategory = 10) + ggtitle("barplot for Biological process")
p_CC <- barplot(ego_CC,showCategory = 10) + ggtitle("barplot for Cellular component")
p_MF <- barplot(ego_MF,showCategory = 10) + ggtitle("barplot for Molecular function")
plotc <- p_BP/p_CC/p_MF
ggsave('enrichGO.pdf', plotc, width = 12,height = 10)
  • 使用ggplot绘图(更灵活)
# 我一般只画bp图,感觉更有意义。
ego_bp <- ego_bp[order(ego_bp$p.adjust),]
ego_bp_top30 <- ego_bp[1 : 30,]
ggplot(data=ego_bp_top30, aes(x=Description,y=Count)) + 
  geom_bar(stat="identity", width=0.8,fill='salmon1') + 
  coord_flip() +  xlab("GO term") + ylab("Num of Genes") + 
  theme_bw()
top30 BP通路,纵轴也可设为log10P.value等。

之所以长短不齐不按顺序是因为没有排序

#按照p值排序
ego_bp <- ego_bp[order(ego_all$pvalue,decreasing = T),]
ego_bp$Description <- factor(ego_bp$Description, levels = ego_bp$Description)

排完续之后再画p值就是按顺序的了

4. KEGG富集分析

genelist <- bitr(row.names(sig_dge.all), fromType="SYMBOL",
                 toType="ENTREZID", OrgDb='org.Hs.eg.db')
genelist <- pull(genelist,ENTREZID)               
ekegg <- enrichKEGG(gene = genelist, organism = 'hsa')
p1 <- barplot(ekegg, showCategory=20)
p2 <- dotplot(ekegg, showCategory=20)
plotc = p1/p2
ggsave("enrichKEGG.png", plot = plotc, width = 12, height = 10)

附:单细胞测序数据的差异表达分析方法总结

最后编辑于
©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 203,456评论 5 477
  • 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 85,370评论 2 381
  • 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 150,337评论 0 337
  • 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 54,583评论 1 273
  • 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 63,596评论 5 365
  • 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 48,572评论 1 281
  • 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 37,936评论 3 395
  • 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 36,595评论 0 258
  • 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 40,850评论 1 297
  • 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 35,601评论 2 321
  • 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 37,685评论 1 329
  • 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 33,371评论 4 318
  • 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 38,951评论 3 307
  • 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 29,934评论 0 19
  • 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 31,167评论 1 259
  • 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 43,636评论 2 349
  • 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 42,411评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容