百度360必应搜狗淘宝本站头条
当前位置:网站首页 > 技术文章 > 正文

分析代谢组数据,大名鼎鼎的xcms来了

zhezhongyun 2025-01-27 01:14 36 浏览

xcms是基于R语言设计的程序包(R package),可以用分析代谢组数据等。下面我们就来介绍一下使用方法。


操作步骤

示例数据是fatty acid amide hydrolase (FAAH) 基因敲除鼠的脊柱LC-MS,六个基因敲除个体,六个野生型,使用的是centroid mode ,正离子模式,200-600 m/z ,2500-4500 seconds。


source("https://bioconductor.org/biocLite.R")

yum install netcdf

yum install netcdf-devel.x86_64

biocLite("xcms")

biocLite("ncdf4")

biocLite("faahKO")

biocLite("MSnbase")

library(xcms)

library(faahKO)

library(RColorBrewer)

library(pander)



#读取数据


cdfs <- dir(system.file("cdf", package = "faahKO"), full.names = TRUE,recursive = TRUE)

> cdfs

[1] "C:/Program Files/R/R-3.4.2/library/faahKO/cdf/KO/ko15.CDF" "C:/Program Files/R/R-3.4.2/library/faahKO/cdf/KO/ko16.CDF" "C:/Program Files/R/R-3.4.2/library/faahKO/cdf/KO/ko18.CDF"

[4] "C:/Program Files/R/R-3.4.2/library/faahKO/cdf/KO/ko19.CDF" "C:/Program Files/R/R-3.4.2/library/faahKO/cdf/KO/ko21.CDF" "C:/Program Files/R/R-3.4.2/library/faahKO/cdf/KO/ko22.CDF"

[7] "C:/Program Files/R/R-3.4.2/library/faahKO/cdf/WT/wt15.CDF" "C:/Program Files/R/R-3.4.2/library/faahKO/cdf/WT/wt16.CDF" "C:/Program Files/R/R-3.4.2/library/faahKO/cdf/WT/wt18.CDF"

[10] "C:/Program Files/R/R-3.4.2/library/faahKO/cdf/WT/wt19.CDF" "C:/Program Files/R/R-3.4.2/library/faahKO/cdf/WT/wt21.CDF" "C:/Program Files/R/R-3.4.2/library/faahKO/cdf/WT/wt22.CDF"


#构建样式矩阵


pd <- data.frame(sample_name = sub(basename(cdfs), pattern = ".CDF",replacement = "", fixed = TRUE),sample_group = c(rep("KO", 6), rep("WT", 6)),stringsAsFactors = FALSE)

> pd

sample_name sample_group

1 ko15 KO

2 ko16 KO

3 ko18 KO

4 ko19 KO

5 ko21 KO

6 ko22 KO

7 wt15 WT

8 wt16 WT

9 wt18 WT

10 wt19 WT

11 wt21 WT

12 wt22 WT


#读取数据


raw_data <- readMSData(files = cdfs, pdata = new("NAnnotatedDataFrame", pd),mode = "onDisk")



#查看保留时间


> head(rtime(raw_data))

F01.S0001 F01.S0002 F01.S0003 F01.S0004 F01.S0005 F01.S0006

2501.378 2502.943 2504.508 2506.073 2507.638 2509.203


#查看质荷比


> head(mz(raw_data))

$F01.S0001

[1] 200.1 201.0 201.9 202.9 203.8 204.2 205.1 206.0 207.0 208.0 209.1 210.0 211.0 212.0 213.0 214.0 215.1 216.1 217.1 218.0 219.0 220.0 220.9 222.0 223.1 224.1 225.0 226.0 227.1 228.0


#查看强度


> head(intensity(raw_data))

$F01.S0001

[1] 1716 1723 2814 1961 667 676 1765 747 2044 757 1810 926 3381 1442 1688 1223 1465 1624 2446 1309 2167 900 5471 873 2285 1355 2610 1797 6494 2314


#按文件分割数据


mzs <- mz(raw_data)

mzs_by_file <- split(mzs, f = fromFile(raw_data))

length(mzs_by_file)


#总体评价图


bpis <- chromatogram(raw_data, aggregationFun = "max")

group_colors <- brewer.pal(3, "Set1")[1:2]

names(group_colors) <- c("KO", "WT")

plot(bpis, col = group_colors[raw_data$sample_group])



#查看某个个体


bpi_1 <- bpis[1, 1]

plot(bpi_1, col = group_colors[raw_data$sample_group])



#查看样品离子流


tc <- split(tic(raw_data), f = fromFile(raw_data))

boxplot(tc, col = group_colors[raw_data$sample_group],ylab = "intensity", main = "Total ion current")


#定义保留时间与质荷比,提取特定的峰


rtr <- c(2700, 2900)

mzr <- c(334.9, 335.1)

chr_raw <- chromatogram(raw_data, mz = mzr, rt = rtr)

plot(chr_raw, col = group_colors[chr_raw$sample_group])


#提取质谱数据


msd_raw <- extractMsData(raw_data, mz = mzr, rt = rtr)

plotMsData(msd_raw[[1]])



#定义峰宽与噪音,自动找出所有的峰


cwp <- CentWaveParam(peakwidth = c(30, 80), noise = 1000)

xdata <- findChromPeaks(raw_data, param = cwp)

head(chromPeaks(xdata))


#统计检测到的峰


summary_fun <- function(z) {

c(peak_count = nrow(z), rt = quantile(z[, "rtmax"] - z[, "rtmin"]))

}

T <- lapply(split.data.frame(chromPeaks(xdata),

f = chromPeaks(xdata)[, "sample"]),

FUN = summary_fun)

T <- do.call(rbind, T)

rownames(T) <- basename(fileNames(xdata))

pandoc.table(T,

caption = paste0("Summary statistics on identified chromatographic",

" peaks. Shown are number of identified peaks per",

" sample and widths/duration of chromatographic ",

"peaks."))



#画某个样品的峰图


plotChromPeaks(xdata, file = 3)


#对所有样品画热图


plotChromPeakImage(xdata)



#标注某个峰的差异


plot(chr_raw, col = group_colors[chr_raw$sample_group], lwd = 2)

highlightChromPeaks(xdata, border = group_colors[chr_raw$sample_group],lty = 3, rt = rtr, mz= mzr)


#提取某个峰所有样品的数据


pander(chromPeaks(xdata, mz = mzr, rt = rtr),caption = paste("Identified chromatographic peaks in a selected ","m/z and retention time range."))



#画峰强的箱线图


ints <- split(log2(chromPeaks(xdata)[, "into"]),f = chromPeaks(xdata)[, "sample"])

boxplot(ints, varwidth = TRUE, col = group_colors[xdata$sample_group],ylab =expression(log[2]~intensity), main = "Peak intensities")

grid(nx = NA, ny = NULL)



# 设定binSize


xdata <- adjustRtime(xdata, param = ObiwarpParam(binSize = 0.6))



#查看校正过的保留时间


head(adjustedRtime(xdata))



#查看校正前的保留时间


> head(rtime(xdata, adjusted = FALSE))



#画校正保留时间后的峰图及校正后与校正前的差异


bpis_adj <- chromatogram(xdata, aggregationFun = "max")

par(mfrow = c(2, 1), mar = c(4.5, 4.2, 1, 0.5))

plot(bpis_adj, col = group_colors[bpis_adj$sample_group])


#查看数据是否校正过时间


hasAdjustedRtime(xdata)

[1] TRUE


#恢复到没校正的状态


xdata <- dropAdjustedRtime(xdata)

hasAdjustedRtime(xdata)

[1] FALSE


#根据样品组设定参数


pdp <- PeakDensityParam(sampleGroups = xdata$sample_group,minFraction = 0.8)

#根据组来提取数据

xdata <- groupChromPeaks(xdata, param = pdp)

#根据组来校正时间

pgp <- PeakGroupsParam(minFraction = 0.85)

xdata <- adjustRtime(xdata, param = pgp)

#对校正前和校正后的结果作图

plotAdjustedRtime(xdata, col = group_colors[xdata$sample_group],peakGroupsCol = "grey", peakGroupsPch = 1)


#对校正前和校正后的某个峰作图


par(mfrow = c(2, 1))

plot(chr_raw, col = group_colors[chr_raw$sample_group])

chr_adj <- chromatogram(xdata, rt = rtr, mz = mzr)

plot(chr_adj, col = group_colors[chr_raw$sample_group])



#选择一种质荷比,提取峰图


mzr <- c(305.05, 305.15)

chr_mzr <- chromatogram(xdata, mz = mzr, rt = c(2500, 4000))

par(mfrow = c(3, 1), mar = c(1, 4, 1, 0.5))

cols <- group_colors[chr_mzr$sample_group]

plot(chr_mzr, col = cols, xaxt = "n", xlab = "")

highlightChromPeaks(xdata, mz = mzr, col = cols, type = "point", pch = 16)



#画一级质谱和二级质谱的峰图


mzr <- c(305.05, 305.15)

chr_mzr_ms1 <- chromatogram(filterMsLevel(xdata, 1), mz = mzr, rt = c(2500, 4000))

plot(chr_mzr_ms1)

chr_mzr_ms2 <- chromatogram(filterMsLevel(xdata, 2), mz = mzr, rt = c(2500, 4000))

plot(chr_mzr_ms2)


#定义峰提取参数


pdp <- PeakDensityParam(sampleGroups = xdata$sample_group,minFraction = 0.4, bw = 30)

par(mar = c(4, 4, 1, 0.5))

plotChromPeakDensity(xdata, mz = mzr, col = cols, param = pdp,pch = 16, xlim = c(2500, 4000))


#用不同的峰提取参数,bw定义了距离多少的两个峰合并为一个峰


pdp <- PeakDensityParam(sampleGroups = xdata$sample_group,minFraction = 0.4, bw = 20)

plotChromPeakDensity(xdata, mz = mzr, col = cols, param = pdp,pch = 16, xlim = c(2500, 4000))


#提取数据,minFraction是占所有样本百分之多少以上的峰视为正确的数据


pdp <- PeakDensityParam(sampleGroups = xdata$sample_group,minFraction = 0.4, bw = 20)

xdata <- groupChromPeaks(xdata, param = pdp)

featureDefinitions(xdata)



#对结果分组

head(featureValues(xdata, value = "into"))

#利用原始数据对NA进行回填

xdata <- fillChromPeaks(xdata)

head(featureValues(xdata))

#查看回填前的NA

apply(featureValues(xdata, filled = FALSE), MARGIN = 2,FUN = function(z) sum(is.na(z)))

#查看回填后的NA

apply(featureValues(xdata), MARGIN = 2,FUN = function(z) sum(is.na(z)))

#PCA


ft_ints <- log2(featureValues(xdata, value = "into"))

pc <- prcomp(t(na.omit(ft_ints)), center = TRUE)

cols <- group_colors[xdata$sample_group]

pcSummary <- summary(pc)

plot(pc$x[, 1], pc$x[,2], pch = 21, main = "", xlab = paste0("PC1: ", format(pcSummary$importance[2, 1] * 100,digits = 3), " % variance"),ylab = paste0("PC2: ", format(pcSummary$importance[2, 2] * 100,digits = 3), " % variance"),col = "darkgrey", bg = cols, cex = 2)

grid()

text(pc$x[, 1], pc$x[,2], labels = xdata$sample_name, col = "darkgrey",pos = 3, cex = 2)


#查看数据处理历史,经过了Peak detection、Peak grouping、Retention time correction、Peak grouping、Missing peak filling

processHistory(xdata)


#提取某一步的数据

ph <- processHistory(xdata, type = "Retention time correction")

ph

#提取数据的参数

processParam(ph[[1]])

#提取某个文件的数据

subs <- filterFile(xdata, file = c(2, 4))

#提取数据并留取保留时间

subs <- filterFile(xdata, keepAdjustedRtime = TRUE)

#按保留时间提取数据

subs <- filterRt(xdata, rt = c(3000, 3500))

range(rtime(subs))

#提取某个文件的所有数据

one_file <- filterFile(xdata, file = 3)

one_file_2 <- xdata[fromFile(xdata) == 3]

#查看峰文件

head(chromPeaks(xdata))


#导出数据

result<-cbind(as.data.frame(featureDefinitions(xdata)),featureValues(xdata, value = "into"))

write.table(result,file="xcms_result.txt",sep="\t",quote=F)


#PCA


values <- groupval(xdata)

data <- t(values)

pca.result <- pca(data)

library(pcaMethods)

pca.result <- pca(data)

loadings <- pca.result@loadings

scores <- pca.result@scores

plotPcs(pca.result, type = "scores",col=as.integer(sampclass(xdata)) + 1)


#MDS


library(MASS)

for (r in 1:ncol(data))

data[,r] <- data[,r] / max(data[,r])

data.dist <- dist(data)

mds <- isoMDS(data.dist)

plot(mds$points, type = "n")

text(mds$points, labels = rownames(data),col=as.integer(sampclass(xdata))+ 1 )


好了,以上就是使用xcms分析代谢组数据的操作如果文章对你有所帮助,请转发给你身边需要的人噢!

关注我们Get更多科研小工具


相关推荐

JavaScript中常用数据类型,你知道几个?

本文首发自「慕课网」,想了解更多IT干货内容,程序员圈内热闻,欢迎关注!作者|慕课网精英讲师Lison这篇文章我们了解一下JavaScript中现有的八个数据类型,当然这并不是JavaScr...

踩坑:前端的z-index 之bug一二(zh1es前端)

IE6下浮动元素bug给IE6下的一个div设置元素样式,无论z-index设置多高都不起作用。这种情况发生的条件有三个:1.父标签position属性为relative;2.问题标签无posi...

两栏布局、左边定宽200px、右边自适应如何实现?

一、两栏布局(左定宽,右自动)1.float+margin即固定宽度元素设置float属性为left,自适应元素设置margin属性,margin-left应>=定宽元素宽度。举例:HTM...

前端代码需要这样优化才是一个标准的网站

  网站由前端和后端组成,前端呈现给用户。本文将告诉您前端页面代码的优化,当然仍然是基于seo优化的。  就前端而言,如果做伪静态处理,基本上是普通的html代码,正常情况下,这些页面内容是通过页面模...

网页设计如何自学(初学网页设计)

1在Dreamweaver中搭建不同的页面,需要掌握HTML的语句了,通过调整各项数值就可以制作出排版漂亮的页面,跟着就可以学习一些可视化设计软件。下面介绍网页设计如何自学,希望可以帮助到各位。Dre...

1、数值类型(数值类型有)

1.1数据类型概览MySQL的数据类型可划分为三大类别:数值类型:旨在存储数字(涵盖整型、浮点型、DECIMAL等)。字符串类型:主要用于存储文本(诸如CHAR、VARCHAR之类)。日期/...

网页设计的布局属性(网页设计的布局属性是什么)

布局属性是网站设计中必不可少的一个重要的环节,主要用来设置网页的元素的布局,主要有以下属性。1、float:该属性设置元素的浮动方式,可以取none,left和right等3个值,分别表示不浮动,浮在...

Grid网格布局一种更灵活、更强大的二维布局模型!

当涉及到网页布局时,display:flex;和display:grid;是两个常用的CSS属性,它们都允许创建不同类型的布局,但有着不同的用法和适用场景。使用flex布局的痛点当我们使...

React 项目实践——创建一个聊天机器人

作者:FredrikStrandOseberg转发链接:https://www.freecodecamp.org/news/how-to-build-a-chatbot-with-react/前言...

有趣的 CSS 数学函数(css公式)

前言之前一直在玩three.js,接触了很多数学函数,用它们创造过很多特效。于是我思考:能否在CSS中也用上这些数学函数,但发现CSS目前还没有,据说以后的新规范会纳入,估计也要等很久。然...

web开发之-前端css(5)(css前端设计)

显示控制一个元素的显示方式,我们可以使用display:block;display:inline-block;display:none;其中布局相关的还有两个很重要的属性:display:flex;和...

2024最新升级–前端内功修炼 5大主流布局系统进阶(分享)

获课:keyouit.xyz/14642/1.前端布局的重要性及发展历程前端布局是网页设计和开发的核心技能之一,它决定了页面元素如何组织和呈现。从早期的静态布局到现代的响应式布局,前端布局技术经历了...

教你轻松制作自动换行的CSS布局,轻松应对不同设备!

在网页设计中,自动换行的CSS布局是非常常见的需求,特别是在响应式设计中。它可以让网页内容自动适应不同屏幕尺寸,保证用户在不同设备上都能够获得良好的浏览体验。本文将介绍几种制作自动换行的CSS布局的方...

晨光微语!一道 CSS 面试题,伴你静享知识治愈时光

当第一缕阳光温柔地爬上窗台,窗外的鸟鸣声清脆悦耳,空气中弥漫着清新的气息。在这宁静美好的清晨与上午时光,泡一杯热气腾腾的咖啡,找一个舒适的角落坐下。前端的小伙伴们,先把工作的疲惫和面试的焦虑放在一边,...

2023 年的响应式设计指南(什么是响应式设计优缺点)

大家好,我是Echa。如今,当大家考虑构建流畅的布局时,没有再写固定宽度和高度数值了。相反,小编今天构建的布局需要适用于几乎任何尺寸的设备。是不是不可思议,小编仍然看到网站遵循自适应设计模式,其中它有...