利用ChIPBase数据库构建出高质量的mRNA-TF调控网络

好的，构建mRNA-TF调控网络（mRNA-TF Regulatory Network）是一个非常经典的生物信息学分析。结合您提供的ChIPBase数据库资料，我为您梳理出一套清晰、可操作的构建流程。

核心思路

构建调控网络的本质是确定转录因子（Transcription Factor, TF）与靶基因（mRNA）之间的调控关系对。ChIPBase数据库通过整合海量的ChIP-seq实验数据，为我们预测了这些关系。

根据您提供的资料，主要通过以下两个模块来实现：

1. Network模块：以特定基因为中心，查找调控它的所有TF。
2. Protein-coding模块 (即您提供的链接2)：以特定TF为中心，查找它调控的所有靶mRNA。

我们将结合使用这两个模块来构建一个完整的网络。

方法一：获取特定基因的调控网络（使用Network模块）

当您有一个或一组感兴趣的候选mRNA时，此方法非常高效。

步骤：

1. 进入模块：访问ChIPBase数据库，导航至 “Network” 模块。

2. 设置筛选条件：
   ◦ Clade：选择类群（如Mammal）

   ◦ Organism：选择物种（如Human）

   ◦ Assembly：选择基因组版本（如hg38）

3. 输入目标基因：在输入框中输入您关心的mRNA基因名称（例如 TP53, MYC, SOX2）。

4. 执行搜索：点击 “Search”。

5. 解析结果与提取调控对：
   ◦ 在结果表格中，找到 “Factors” 这一列。它显示了与您的目标基因结合的TF和组蛋白修饰的数量。

   ◦ 关键操作：点击 “Factors”列下的数字链接。这会弹出一个新页面或表格，列出所有与您的mRNA有结合关系的具体TF名称。

   ◦ 至此，您就得到了一系列 TF -> Your mRNA 的调控关系对。

   ◦ （可选） 您可以点击U1kbSample或D1kbS等链接查看具体的结合样本和基因组位置，验证结果的可靠性。

流程示意图：
输入目标mRNA (如SOX2) -> Search -> 点击Factors列的链接 -> 得到调控SOX2的TF列表 (如POU5F1, NANOG, STAT3…) -> 形成调控对：POU5F1->SOX2, NANOG->SOX2, STAT3->SOX2…

方法二：获取特定TF的调控网络（使用Protein-coding模块）

当您有一个或一组感兴趣的转录因子时，此方法是最佳选择。

步骤：

1. 进入模块：访问ChIPBase数据库，导航至 “Protein-coding” 模块（即您提供的链接2）。

2. 设置筛选条件：
   ◦ Clade, Organism, Assembly：同上。

   ◦ Factor type：选择 Protein factor。

   ◦ Protein factor/modification：在下拉菜单中选择您关心的转录因子（TF）（例如 CTCF, ESR1, AR）。

3. 细化搜索（强烈推荐）：
   ◦ Select an experiment：选择特定的细胞系或组织（如MCF-7），这能使结果更精确，避免混杂不同细胞环境的信号。

   ◦ Select a regulatory domain：定义“基因附近”的范围（如上游-1000bp，下游+1000bp）。这是识别“调控”关系的关键参数。

   ◦ Motif：选择 Y（是）可以只筛选出那些在结合位点含有该TF特定识别基序的结果，可靠性更高。

4. 执行搜索：保持基因输入框为空（表示查找该TF的所有潜在靶基因），点击 “Submit”。

5. 解析结果与提取调控对：
   ◦ 结果页面会列出一个庞大的表格，包含了所有被该TF潜在调控的靶mRNA基因。

   ◦ 表格中的 “Gene Symbol” 列就是靶基因名。

   ◦ 这样，您就得到了一系列 Your TF -> Target mRNA 1, Your TF -> Target mRNA 2… 的调控关系对。

流程示意图：
选择目标TF (如ESR1) -> 选择细胞系 (如MCF-7) -> Submit -> 得到ESR1在MCF-7细胞中调控的所有靶mRNA列表 -> 形成调控对：ESR1->GeneA, ESR1->GeneB, ESR1->GeneC…

第三步：整合数据并可视化网络

无论您用哪种方法，最终都会得到一个调控关系列表（例如一个包含两列的Excel表格：TF 列和 Target 列）。

TF Target

POU5F1 SOX2

NANOG SOX2

ESR1 MYC

ESR1 CCND1

… …

接下来，使用专业网络可视化软件Cytoscape将其转化为直观的调控网络图。

1. 准备数据：将您的两列表格保存为 .txt 或 .csv 文件。

2. 导入Cytoscape：
   ◦ 打开Cytoscape，点击 File -> Import -> Network from File，选择您的文件。

   ◦ 在导入向导中，指定第一列是Source Node（源节点，即TF），第二列是Target Node（目标节点，即mRNA），类型是Interaction（相互作用边）。

3. 美化网络：
   ◦ 样式（Style）：您可以区分节点类型（如TF用方形表示，mRNA用圆形表示；不同颜色的节点代表不同的功能模块）。

   ◦ 布局（Layout）：使用力导向布局（如Prefuse Force Directed）让关联紧密的节点自动聚集，使网络结构清晰可见。

4. 分析网络：使用Cytoscape的插件（如CytoHubba）识别网络中的关键枢纽节点（Hub Gene），这些通常是重要的调控因子。

总结

您的目标 首选ChIPBase模块 最终产出

研究某个（些）基因受谁调控 Network TF1->YourGene, TF2->YourGene…

研究某个（些）TF调控哪些基因 Protein-coding YourTF->GeneA, YourTF->GeneB…

批量获取数据 Batch-Download 下载整个物种的调控关系文件

按照这个流程，您就可以系统地利用ChIPBase数据库构建出高质量的mRNA-TF调控网络，并为后续的深入分析奠定基础。