关键基因和hub基因(生物网络角度)

如题所述

第1个回答  2022-07-07

这篇文章仍然来自几篇文章及自己平时的积累,主要阐述关键基因和hub基因。很多人误以为hub基因就是关键基因,甚至有人认为差异表达基因就是关键基因。在正式看本文章之前,我先以个人理解的角度简单的来说明这三者之间的关系,不同见解的请留言。

好了,开始正文吧

这里可以看出,hub基因是是在无尺度共表达网络中存在的,对应着degree,也就是说在GCN中。现存的方法主要关注hub基因的鉴定,基于的就是GCN中的连接度,这些技术只是凭经验选择,并没有统计学标准。另外,在文献中很少有方法发现来鉴定无尺度网络的中hub nodes。
所以作者提出了一个算法,并写了一个包,对hub gene提供p值,可以根据p值标准来减少hub gene数目。
包在这里
文章地址1
文章地址2

Central complex members have a low betweenness and are hub–nonbottlenecks. 中心复合体成员 低betweenness,属于hub-nonbottlenecks.

Hub-bottlenecks倾向于对应那些高中心性蛋白,连接几个复合体,或者是中心复合体的周边成员,他们有高betweenness的事实显示这些蛋白不是简单的大的蛋白复合体的成员(nonbottleneck-hubs的特点),而是把这个复合体和网络中其他部分连接起来,一定意义上说,是真正的连接度瓶颈。

另外,一旦hub被移走,hub-bottlenecks是破坏网络最有效的节点。这和Han的hub概念非常接近:hub-bottlenecks倾向于是date-hubs,hub-nonbottlenecks倾向于party-hubs(hans的文章看了就明白,datehubs更容易是大架构的组织者维持者,是大老板)。(han的这个观点发表在nature上,下面是han的观点)

非hub但瓶颈通常比那些非hub非瓶颈蛋白和他们的邻居共表达更少,符合这个观察:betweenness是和邻接蛋白平均相关性的指标,非hub但瓶颈蛋白很少是复合体成员,并且大部分都是调节蛋白和信号转到machinery。
不管是生物还是非生物,只要是无尺度网络,都对随机的node移除有抵抗能力,但是对hubs的移除非常敏感。
大概就是酵母做了个实验,移除敲除编码hub蛋白的基因,比非hub的死亡率大3倍,我们发现了两类hub:party hubs党派型,同时和partners的大部分相互作用。Date hubs约会型,不同的时间或位置结合不同的partners。

这样,酵母中的相互作用网络的hub基于他们的partners‘表达谱,可以分为两类:date和party hubs。这种区分揭示了酵母蛋白组组织模块的模型,通过regulators,mediators或adaptors连接模块,这就是date hubs。Party hubs代表不同的模块内部的必须的成分,对这这些模块介导的功能很重要(因此倾向于是必须蛋白),倾向于在蛋白组的组织上低水平工作。(大概意思是date hubs是大boss,沟通衔接,而party hubs是模块内部的小老板)。我们提出,date hubs在整个蛋白组网络中生物模块的总体组织中是必须的,参与的是大范围的整合连接(虽然一些date hub可以简单的共享,并且调节模块内或跨模块的局部功能)。这种相互作用网络的关键特点,比如对抗外界环境的遗传稳定性和弹性,使用这样的模块组织方式作为框架就更好理解了。

因此,所谓的date-hubs是那些有高的betweeness(hub-bottlenecks),
而party-hubs更可能是有着低betweeness的hubs(hub-nonbottlenecks)
这个发现,或许表明了相互作用网络中动态和拓扑特性之间的联系,而这迄今为止是人类未知的。
作者相信,虽然先有不好实现的地方,但是betweenness将来会被证明是一个非常有用的工具对很多蛋白昂立来说,尤其是有方向的edges(调控网络)。
总之,我们提供了两种互补的拓扑网络特性的整合分析,这适合于不同的网络类型。这种整合的方法解释了先前不为人知的网络拓扑性质之间的联系,蛋白质必要性和表达动态。我们相信,这种整合的方法就像现在提出的这种,会对将来的预测模型至为重要。

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