称心常识网基因调控网络
RNA-seq一直是二代测序技术中应用最广泛的技术，对应的RNA-seq分析涉及的图形也十分丰富。从最基础的“5’~3’随机性曲线”到比较复杂“基因调控网络图”，每种图形都含有其独一无二的意义。因此了解这些图形中包含的信息以及绘制方法，对于我们解读RNA-seq数据显得尤为重要。RNA-seq图形专题，我们将会选择RNA-seq中有代表性的图形为素材，与您分享解析这些图形的方法。
基因调控网络关系图（gene regulation network）
颜值：☆ ☆ ☆ ☆
实用性：☆ ☆ ☆ ☆
1“高逼格”网路关系图
在很多研究调控关系的文章里面，你一定都遇到过类似以下的图形：图形中节点来代表不同的基因，使用节点间的连线来代表基因间的调控关系。如图1中，就直观反映了在1个局部调控网络中，转录因子（三角形）—miRNA（方形）—靶基因（圆形）间复杂的调控关系。
图1 转录因子—miRNA-靶基因调控网络图
这个图形在CNS级别的文章中也常常出现，而且往往以非常华丽的方式出现。例如，在2014年，在《Science》上发表的研究6倍体普通小麦种子发育过程基因调控的文章[1]，就出现了这样的调控关系图（图2）。图形中，将不同功能类型的基因排布在不同区域，而且将来源普通小麦不同亚基因组（A、B、D）的基因分别使用三种不同颜色（紫色、橙色、绿色）表示，给人直观大气的感觉。
图2 普通小麦种子发育过程的基因调控关系图
2图形解读
从调控关系图的最基本元素来看， 基因调控网络是由点（通常为基因）和边（调控关系）组成的关系网络。
图3 调控网络图示意图
点：图中每一个圆圈代表一个节点，也就是调控网络的元素，通常为基因。
边：连接着各个节点的线，代表两个基因间的关系。这个线可能没有方向，例如代表两个基因的表达量存在相关性。也可能是有向的网络，如图3就属于有向网络。图3中，尖锐箭头表示表达增强作用（例如，转录组因子调控），平钝箭头表示表达抑制作用（例如，miRNA的作用）。当然，在基因网络中，也存在基因调控自身的自调控的现象。
在实际的调控网络中，还涉及到其他更丰富的信息，例如调控关系的强弱（表达量相关系数的强弱）、调控关系的类型（蛋白-蛋白互作，蛋白-DNA互作）等，所以还会通过调整节点的大小、形状、颜色，边的粗细、颜色来展示更丰富的调控信息（这些信息如何高效地添加到调控网络中，下文将会介绍）。
了解点和边之后，我们还需要了解调控网络的另外1个重要概念——连通性（Connectivity）。连通性指的是1个基因拥有的边（调控关系）的数量。例如下图，黄色的基因就具有最高的连通性。1个基因的连通性越高，就说明它在调控网络中处于调控枢纽的位置，通常意味它有更为重要的作用。这类基因一般被称为核心基因（hub gene），核心基因往往就是转录因子等起到关键调控作用的基因。
图4 处于网络连通中心的hub gene
3图形绘制方法
绝大部分SCI论文里精美的调控网络图都来自一款著名的调控网络图形化软件——cytoscape。Cytoscape是一款多家美国科研机构联合开发的java软件，可以支持在windows，linux，苹果等不同系统下运行。
图5 参与cytoscape开发的多家科研机构
Cytoscape构图过程基本分为两步：
第一步
将基因和基因间的互作关系（来源已知的调控关系或生物信息分析）记录在文本文件中，这些信息可以包括基因名称、基因类型、关系类型、关系强弱等。
第二步
将对应的文件导入cytoscape，发挥你的想象力和动手能力，进一步的调整美化，就可以变成非常优美的调控关系图。下图是就是cytoscape官网首页的一张图形，一起感受一下迎面扑来的科幻气息。
图6 cytoscape官网的一张精美调控关系图
另外，如果发挥想象力，cytoscape也不局限于分析基因调控关系。任何多样本间关系的图形化，都可以使用cytoscape来完成。例如，这篇2010年发表的PNS上的一篇研究葡萄群体遗传的文章[2]，为了呈现几百个品系葡萄的系谱关系，也是使用到了cytoscape这款软件。
图6 数百株葡萄系谱关系的直观展示
好了，说了这么多，好像我们还是没有说cytoscape这个软件如何使用。其实，我们早已为你准备了十分详细的教程。请点击“阅读原文”后登录Omicshare论坛，我们为你准备了cytoscape软件的下载、教程PPT和实操演示视频，一起利用cytoscape体验高逼格的调控网络图绘制过程。
参考文献：
[1] Pfeifer M, Kugler K G, Sandve S R, et al. Genome interplay in the grain transcriptome of hexaploid bread wheat[J]. Science, 2014, 345(6194): 1250091.
[2] Myles S, Boyko A R, Owens C L, et al. Genetic structure and domestication history of the grape[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011, 108(9): 3530-3535.
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