一文读懂生信分析中的火山图：定义、用途与案例解析

一文读懂生信分析中的火山图：定义、用途与案例解析

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生信分析是生物医学科研的重要工具之一。在阅读高水平论文时，理解各种生信图表对于深入把握研究内容至关重要。本文将通过具体案例，详细解读生信分析中常见的火山图，帮助读者掌握其定义、用途及解读方法。

火山图的定义与用途

定义：火山图是一种展示两组样本间基因表达差异的图表，通过两个重要指标（Fold change和p-Value）来呈现数据。

用途：

• 差异表达可视化：直观显示基因或蛋白质表达差异。
• 筛选重要目标：快速识别表达变化大且统计显著的基因或蛋白质，有助于发现疾病标记物或药物靶标。
• 趋势观察：通过点的分布情况，了解基因表达变化趋势，如上升或下降基因的数量及变化集中区域。
• 数据质量评估：评估实验数据质量，理想情况下，大多数基因应集中在中部，显著差异基因均匀分布于左右两侧。
• 交互式探索：现代生物信息学软件提供交互式火山图，用户可点击特定点获取基因或蛋白质信息。
• 组合其他分析：与其他生物信息学工具和分析结合使用，如富集分析网络分析等，进一步探索和解释数据中的生物学现象。

结合具体案例解读火山图

案例1：OA组与Gout组的比较

1. 坐标解读：

• 纵坐标：当P=0.05时，-log10（P值）≈1.3。纵坐标值大于1.3表示差异显著（P值越小，差异越大）。
• 横坐标：FC（Fold Change）表示差异倍数。当FC=1.2时，log2（FC）≈0.26。log2（FC）的绝对值大于0.26表示差异倍数较大。
• 颜色标识：蓝点表示表达显著下调基因（或蛋白），红点表示表达显著上调基因（或蛋白），灰点表示表达无差异基因（或蛋白）。

2. 结论：根据（FC＞1.2和FC＜1/1.2，P＜0.05）的筛选标准，结果显示与Gout相比，OA中有140个蛋白上调，127个蛋白下调。

案例2：WT与naa10△菌株的比较

1. FDR解读：

• FDR（False Discovery Rate）是经过统计学方法校正后的P值。图中的虚线代表FDR=0.01，实线代表FDR=0.05（筛选差异基因或蛋白的阈值是FDR＜0.05）。
• 可以对关注的基因或蛋白进行颜色标注。
• 差异倍数FC的值是（WT-naa10△）。

2. 结论：WT和naa10△菌株之间的差异蛋白质组表达分析表明，在KO中Arg/N-端规则和泛素融合降解途径UBR1、UFD4、UFD2、NTA1、TOM1等上调，而Naa15、Naa50等下调。

关于火山图的相关疑问解答

1. 什么是P值？
   P值是衡量统计检验显著性的常用指标。通常情况下，若P-value＜0.05，则认为数据间存在显著差异。

2. 什么是adjusted P-value？
   即经过统计学方法校正后的P-value。常用的校正方法包括“BH”“FDR”等。在一些文章中，筛选差异基因的阈值是FDR＜0.05。

3. 为什么P值、FC都要取log值？

• P值的数值较小（一般取0.05），在图标上会非常接近坐标轴，不方便解读，因此一般取-log10值。
• 差异倍数FC一般取2倍为筛选标准（有时也会取4倍、1.5倍），为了整体图表的美观性和可读性，会取其log2值。