信號轉導圖在NCBI(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)。
其實對於一般的信號通路,我們基本可以通過以下途徑中獲得的,一個就是很ncbi中獲得,另外一個就是從大的試劑公司中獲得的,基本上可以滿足我們常見的信號通路,而且製作都非常精美。http:/cgap.nci.nih.gov/Pathways/BioCarta_Pathways,在頁面的旁邊有pathway searcher,大家可以通過它找到自己需要的內容。
信號通路是指能將細胞外的分子信號經細胞膜傳入細胞內發揮效應的一系列酶促反應通路。
2. 十二大經典信號通路概述
MAPK信號通路 Notch信號通路
PI3K/ALK信號通路 Hippo信號通路
RTK相關信號通路 Hedgehog信號通路
TGF-β超家族信號通路 核受體相關通路(激素類)
Wnt信號通路 JAK/STAT信號通路
NF-kB信號通路 AMPK信號通路
1)以配體命名:TGF-β、Wnt、Hedgehog;
2)受體命名:RTK、Notch、核受體相關通路(激素類);
3)關鍵元件:MAPK、NF-kB、Hippo、JAK/STAT、AMPK;
4)信號首尾:PI3K/ALK、NF-kB;
磷酸化:MAPK、PI3K/ALK、RTK、TGF-β、Hippo、JAK/STAT、AMPK;
磷酸化+泛素化:Wnt、NF-kB;
蛋白剪切:Notch;
十二大信號通路絕大多數依賴受體和配體結合,進行信號傳導,但Hippo信號通路中缺乏明確的受體和配體,而核受體相關通路中的IIb孤兒受體,它的配體不明確或者無配體,這就導致了 Hippo通路獨特的不依賴配體和受體的信號通路 ;也存在即 擔任受體又是激酶的角色,如RTK 。對於大部分通路,配體通常存在細胞質中,受體存在細胞膜上,但是注意的是 Notch信號通路的配體則位於與受體不同的另一個細胞的細胞膜上 , 核受體相關通路中,該受體卻不在細胞膜上 ;在信號通路傳導過程中,主要通過級聯放大,這樣優點就是高效。另外,通過對下游的轉錄因子激活,起到作用,但是值得注意的是, Hippo信號通路活化狀態是導致轉錄因子失活 ,這一點和其他信號通路不一樣。很多通路在機體內是廣泛的表達,而 Hedgehog卻通常不在哺乳動物成體中活化,只在胚胎發育、纖毛運動以及腫瘤發生中活化 。
接下來,我們談談這些通路在機體的功能,主要分生理性和病理性兩部分。生理性無外乎包括個體發育,免疫細胞的活化等,而病理性包括腫瘤的發生和發展、炎症反應、組織器官的纖維化等。這樣在科研設計時,我們可以將自己的研究內容與這些經典通路結合起來,站在巨人的肩膀上登高望遠。
腫瘤發生發展:MAPK、PI3K/ALK、RTK、TGF-β、Wnt、NF-kB、Notch、Hippo、Hedgehog、JAK/STAT、AMPK
免疫相關疾病:MAPK、PI3K/ALK、RTK、JAK/STAT
組織器官纖維化:MAPK、PI3K/ALK、RTK、TGF-β
個體發育:MAPK、PI3K/ALK、RTK、TGF-β(BMP)、Wnt、Notch、Hedgehog
組織器官再生:MAPK、PI3K/ALK、RTK、TGF-β(BMP)、Wnt
免疫抑制:TGF-β
神經細胞穩態:TGF-β
炎症反應:NF-kB、JAK/STAT
損傷修復:Notch
纖毛運動:Hedgehog
代謝性疾病:核受體相關通路、JAK/STAT、AMPK
細胞增殖、凋亡:MAPK、PI3K/ALK、RTK、TGF-β、Wnt、NF-kB、Notch、Hippo、Hedgehog、JAK/STAT、AMPK
細胞形變和遷移:PI3K/ALK、RTK、TGF-β、Wnt
幹細胞維持和分化:PI3K/ALK、RTK、TGF-β、Wnt、Notch、Hedgehog
免疫細胞活化:PI3K/ALK、RTK、NF-kB、JAK/STAT
免疫細胞抑制:TGF-β
神經細胞分化:TGF-β
成骨細胞分化:TGF-β(BMP)
炎症細胞的活化:NF-kB
纖毛細胞的運動:Hedgehog
調節代謝:核受體相關通路、JAK/STAT、AMPK
3. 畫出下圖各電路圖的直流通路和交流通路
紅線為直流通路,藍線為交流信號通路。
4. 經典信號通路之Wnt信號通路
1、Wnt 信號通路 簡介
Wnt信號通路是一個復雜的 蛋白質 作用網路,其功能最常見於胚胎發育和癌症, 但也參與成年動物的正常生理過程.
2、Wnt信號通路的發現
Wnt得名於Wg (wingless) 與Int.wingless 基因最早在果蠅中被發現並作用於 胚胎 發育,以及成年動物的肢體形成INT 基因最早在脊椎動物中發現,位於小鼠乳腺腫瘤病毒(MMTV)整合位點附近。Int-1 基因與 wingless 基因具有同源性。
果蠅中 wingless 基因突變 可導致無翅畸形,而 小鼠乳腺腫瘤中MMTV復制並整合入基因組可導致一種或幾種Wnt基因合成增加。
3、Wnt信號通路的機制
Wnt信號通路 包括許多可調控Wnt信號分子合成的蛋白質,它們與靶細胞上的受體相互作用,而靶細胞的生理反應則來源與細胞和胞外Wnt配體的相互作用。盡管發應的發生及強度因Wnt配體, 細胞種類 及機體自身而異,信號通路中某些成分,從線蟲到人類都具有很高的同源性。蛋白質的同源性提示多種各異的Wnt配體來源於各種生物的共同祖先。
經典Wnt通路描述當Wnt蛋白於細胞表面Frizzled受體家族結合後的一系列反應,包括Dishevelled受體家族蛋白質 的激活及最終細胞核內β-catenin水平的變化。 Dishevelled (DSH) 是細胞膜相關Wnt受體復合物的關鍵成分,它與Wnt結合後被激活,並抑制下游蛋白質復合物,包括axin、GSK-3、與APC蛋白。axin/GSK-3/APC 復合體可促進 細胞內 信號分子β-catenin的降解。當「β-catenin 降解復合物」被抑制後,胞漿內的β-catenin得以穩定存在,部分 β-catenin進入細胞核與TCF/LEF轉錄因子家族作用並促進特定基因的表達。
4、Wnt介導的 細胞 反應
經典Wnt信號通路介導的重要細胞反應包括:
癌症發生。Wnts, APC, axin,與 TCFs表達水平的變化均與癌症發生相關。
體軸發育。在蟾蜍卵內注射Wnt抑制劑可導致雙頭畸形。
形態發生。
wingless-type MMTV integration site family, member 1
識別
符號WNT1
替換符號INT1
Entrez 7471
HUGO 12774
OMIM 164820
RefSeq NM_005430
UniProt P04628
其他資料
基因座 12 q13
wingless-type MMTV integration site family, member 2
識別
符號WNT2
替換符號INT1L1
Entrez 7472
HUGO 12780
OMIM 147870
RefSeq NM_003391
UniProt P09544
其他資料
基因座 7 q31
wingless-type MMTV integration site family, member 6
識別
符號WNT6
Entrez 7475
OMIM 604663
RefSeq NM_006522
其他資料
基因座 2 q35
參考資料:
1. ^ D. C. Lie, S. A. Colamarino, H. J. Song, L. Desire, H. Mira, A. Consiglio, E. S. Lein, S. Jessberger, H. Lansford, A. R. Dearie and F. H. Gage (2005) "Wnt signalling regulates alt hippocampal neurogenesis" in Nature Volume 437, pages 1370-1375.Template:Entrez Pubmed.
2. ^ F. Rijsewijk, M. Schuermann, E. Wagenaar, P. Parren, D. Weigel and R. Nusse (1987) "The Drosophila homolog of the mouse mammary oncogene int-1 is identical to the segment polarity gene wingless" in Cell Volume 50, pages 649-657.Template:Entrez Pubmed.
3. ^ C. Nusslein-Volhard and E. Wieschaus (1980) "Mutations affecting segment number and polarity in Drosophila" in Nature Volume 287, pages 795-801.Template:Entrez Pubmed.
5. R語言可視化通路富集網路圖
我們輸入的數據包含 gene ID 和 vector(單樣本)部分,這里的 gene ID 是一個通用概念,可以是基因、轉錄本、酶或蛋白質。這里的 vector 可以是樣本的表達量、倍數變化, p-value, 組蛋白修飾數據等可測量的屬性。下面我們以一個 RNA-seq 差異分析後的數據為例,來學習 pathview 的用法。
在 KEGG PATHWAY Database 查詢,例如查詢小鼠的"Cell Cycle"這條通路:
得到通路 ID 為"04110",物種為"mmu"
我們通過指定 gene.data 和 pathway.id 來觀察我們數據里的基因在信號通路「Pathways in cancer」上的表達變化:
相比於原始的 KEGG 圖,我們可以使用 graphviz 產生一個新的布局,並且輸出 PDF 格式的文件:
以下是輸出結果圖
如果我們想要運行的更快一點,並且不介意輸出圖片的大小,我們可以分圖層,用 same.layer = F 將節點顏色和標簽添加到另一個圖層中,並且原來的 KEGG 基因標簽會變成官方的 gene symbols :
在此基礎上,修改 kegg.native = FALSE ,我們就可以得到一個主圖與圖例分成兩個頁面的 PDF 文件
在原始的 KEGG 視圖中,一個基因節點可能代表具有相似或者冗餘功能的基因/蛋白質,我們可以將這種包含多個基因的節點拆分成獨立的節點,這樣可以更好的從基因層面而不是節點層面來查看數據。同時也可以通過匯總基因數據來可視化節點數據:
為了畫面有更好的清晰度和可讀性,默認不分裂節點,也不單獨標記每個成員基因。
代謝途徑中,除了基因節點還有化合物節點,我們可以嘗試利用代謝途徑( Propanoate metabolism)整合基因數據和化合物數據。這里的化合物數據包括代謝物、葯物,對它們的測量和它們的屬性。在這里我們仍然使用之前 RNA-seq 差異分析的數據作為 gene data,然後,我們生成模擬化合物或代謝組數據,並載入適當的化合物 ID 類型以進行演示:
結果如下
pathview 可以集成並將多個樣本或狀態繪製成一個圖,我們可以使用多個重復樣本模擬化合物數據:
結果如下,可以看到基因節點和化合物節點被分成多份,對應不同的樣本:
我們可以根據將化合物數據分為絕對值大於 5 和小於 5 兩類,構成一組離散型數據:
結果如下:
Pathview 包中的主函數是 pathview() ,有著各種參數,是我們用到最多的函數。在這篇文章中,我們介紹了 pathview()的比較常見的用法,包括包安裝,數據准備,以及其他有用的特性。我們也可以使用 pathxiew 的網頁版,地址是 https://pathview.uncc.e/ 。此外,Pathview 在數據整合方面有很強大的功能,包含 4800 個物種,能處理的數據屬性和格式包括 連續/離散數據、矩陣/矢量、單個/多個樣本數據 ,包中還具有強大的 ID 轉換功能,這些都值得我們進一步探索。
生活很好,有你更好
6. 什麼是NO信號通路
信號通路是個很大的學問。見下圖的信號通路圖。
谷氨酸介導的一氧化氮(NO)的生產發生通過酸N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受體的突觸後密度蛋白95(PSD95)神經元型一氧化氮合酶(NOS1)三元復合物。增加細胞內Ca2+刺激nNOS和鈣調蛋白(CAM)的相互作用和nNOS的translocaton從質膜到細胞質。由鈣調神經磷酸酶去磷酸化的nNOS催化精氨酸,瓜氨酸和一氧化氮(NO),轉苷酸環化酶和各種cGMP的監管信號通路的轉換。
以下是原英文介紹:Glutamatergic-mediatednitricoxide(NO)proctionoccursviatheN-methyl-D-asparticacid(NMDA)postsynapticdensityprotein95(PSD95)-neuronalnitricoxidesynthase(NOS1)ternarycomplex.TheincreasedintracellularCa2+(CaM).etocitrullineandnitricoxide(NO),s.
在Selleck官網上搜索到的NOS1相關試劑http://www.selleckchem.com/search.jsp?searchtxt=nos1
7. 信號流圖的詳細說明
對於復雜的系統,方框圖的簡化過程是冗長的。梅森(S.J.Mason)提出了一種 信號流圖法,可以不需要經過任何簡化,直接確定系統輸入和輸出變數間的聯系,再利用梅森公式求出系統的傳遞函數。
信號流圖及其術語
與圖3.55所示系統方框圖對應的系統信號流圖如圖3.56所示。由圖可以看出,信號流圖中的網路是由一些定向線段將一些節點連接起來組成的。下面說明這些線段和節點的含義。
(1)節點 表示變數或信號,其值等於所有進入該節點的信號之和。例如:
是圖3.56中的節點。
(2)輸入節點 它是只有輸出的節點,也稱源點。例如,圖3.56中 是一個輸入節
點。(3)輸出節點 它是只有輸入的節點,也稱匯點。然而這個條件並不總是能滿足的。為了滿足定義的要求可引進增益為1的線段。例如,圖3.56中右端點 為輸出節點。
(4)混和節點 它是既有輸入又有輸出的節點。例如,圖3.56中 是一個混和節點。
(5)支路 定向線段稱為支路,其上的箭頭表明信號的流向,各支路上還標明了增益,即支路的傳遞函數。例如,圖3.56中從節點 到 為一支路,其中 為該支路的
增益。(6)通路 沿支路箭頭方向穿過各相連支路的路徑稱為通路。
(7)前向通道 從輸入節點到輸出節點的通路上通過任何節點不多於一次的通路稱為前向通道。例如,圖3.56中的 — — 是前向通道。
(8)迴路 始端與終端重合且與任何節點相交不多於一次的通道稱為迴路。例如,圖3.56中 — — 是一條迴路。
(9)不接觸迴路 沒有任何公共節點的迴路稱為不接觸迴路。
信號流圖的繪制
繪制系統的信號流圖,首先必須將描述系統的線性微分方程變換成以 為變數的
代數方程;其次,線性代數方程組中每一個方程都要寫成因果關系式。且在書寫時,將作為「因」的一些變數寫在等式右端,而把「果」的變數寫在等式左端。 下面以圖3.57所示的二級 電路網路為例說明信號流圖的繪制步驟。
對於由兩個環節(這里是兩個 電路)串聯而成的系統,由於後一環節的存在,影響前一環節的輸出,因此兩相鄰環節間存在著負載效應。這時必須將它們視為一個整體來考慮。所以,根據基爾霍夫定律,可寫出下列原始方程將以上各式作拉氏變換,得方程組。
8. ai怎麼繪制信號通路圖教程
學生物的吧?其實學會了使用AI就會繪制信號通路了啦,應該沒有專門繪制信號通路圖的教程,你可以先去學習AI