Omicsmart在线报告最近新上线了Mfuzz，在前面的推文里，我们给大家介绍了什么是Mfuzz以及Mfuzz实际操作过程中可能碰到的疑难杂症。那今天，我们就借助几篇文章来聊一聊Mfuzz在我们的科研中究竟能起到什么作用。
通过分析疾病组织和正常组织在不同时间或不同状态下的转录组趋势变化，能够识别出疾病特异性的基因表达模式，有助于疾病的早期诊断和精确分型，为后续的个性化治疗提供依据。例如，在肿瘤研究中，转录组趋势分析可以帮助发现肿瘤发生、发展过程中的关键基因变化，从而实现对肿瘤的早期筛查和精准分类。
Dynamic network biomarker indicates pulmonary metastasis at the tipping point of hepatocellular carcinoma
Nature Communications
（IF= 14.7）
肝细胞癌（HCC）在全球癌症相关死亡原因中位居第三，具有较高的死亡率。其主要原因包括确诊时多已处于晚期、肿瘤转移发生率高以及手术切除后容易复发等。通常，HCC容易发生肝内和肝外转移，其中肺是最常见的转移部位，肝外转移患者的中位生存时间和1年生存率极低。转移是一个涉及癌细胞运动、侵入血管、在血液或淋巴中运输、渗出并在新部位生长的非线性动态过程，在网络层面理解其分子机制对于早期预防和治疗HCC转移至关重要。
作者借助Mfuzz将DEGs分为六个簇（Cluster1-6），各簇基因表达变化具有不同特点。Cluster1和Cluster2中的基因在原位移植后的第二至四周分别持续单调下调和上调；Cluster3和Cluster4中的基因仅在第二周和第三周分别显著下调和上调；Cluster5和Cluster6中的基因仅在第三周和第四周分别显著下调和上调。表明疾病进展并非渐进和单调，而是在特定点发生非线性和剧烈转变，如第三至四周基因表达有显著变化，第四至五周无显著差异，提示转移临界点可能在第三周，肝肿瘤细胞可能在第四周发生转移。结合后续的DNB分析，作者研究发现第三周为转移临界状态，CALML3是关键DNB成员，其在肝癌细胞中低表达与高转移潜能相关，且能抑制肿瘤转移，在临床样本中低表达与患者不良预后相关。
分析患者治疗前后以及随访过程中的转录组趋势变化，能够评估治疗效果，预测疾病的复发和转移风险，为临床决策提供重要支持。例如，通过监测慢性阻塞性肺疾病患者手术后或化疗后的转录组变化，及时发现可能复发的迹象，以便采取进一步的治疗措施。
Hypoxia inducible factor (HIF) 3α prevents COPD by inhibiting alveolar epithelial cell ferroptosis via the HIF-3α-GPx4 axis
Theranostics
(IF= 12.4 )
COPD是全球致病和致死的主要原因之一，多数患者患病过程长达数十年。然而，患者在疾病早期大多无症状或仅有轻微症状，直至疾病进展到晚期，预后通常较差。目前，针对COPD尚无有效的治愈方法，这给患者的健康和医疗系统带来了巨大负担。本研究特别关注了COPD的无症状病理阶段，将病理过程基于病因（吸烟）和病理病变（COPD前期）分为四组：非吸烟者、吸烟者、COPD前期（指有肺部结构病变如肺气肿但无气流受限）和COPD患者。研究人员对这些患者的外周肺组织标本进行批量RNA测序，以探索疾病发生发展过程中的分子变化。
作者通过Mfuzz算法对包含非吸烟者、吸烟者、COPD前期和COPD患者的四组人群的外周肺组织标本的批量RNA测序数据进行分析。Mfuzz算法将基因根据动态表达模式聚成10个簇，其中Cluster7和Cluster9在COPD前期样本中呈现出强峰，这一特征与通过ROS探针检测到的人类肺标本中COPD前期ROS水平显著升高的现象相一致。对Cluster7进行基因本体注释分析后发现，该簇有更多与氧化还原生物学相关的术语富集，这表明Cluster7中的基因可能在氧化还原相关的生物学过程中发挥重要作用。进一步提取Cluster7中的基因表达值（RPKM），并与肺功能进行相关性分析。结果发现HIF-3α与FEV1/FVC呈正相关，基质金属蛋白酶9（MMP9）与FEV1/FVC呈负相关，且这两个基因在该转录组数据集中具有较大的log2FC值和最显著的p值，因此确定HIF-3α为核心基因之一，并将其作为后续研究的重点关注对象。这一结果为深入探究HIF-3α在COPD发病机制中的作用提供了重要线索，也为后续研究奠定了基础。
在细胞分化和胚胎发育过程中，基因表达会随着时间和细胞状态的变化而呈现特定的趋势。转录组趋势分析可以帮助揭示细胞分化和发育的分子机制，了解不同细胞类型的形成过程以及发育过程中的关键调控基因和信号通路。例如，通过对胚胎发育不同阶段的转录组进行趋势分析，能够发现与细胞命运决定、组织器官形成等相关的基因表达变化
Protein Expression Landscape of Mouse Embryos during Pre-implantation Development（
Mfuzz能用在蛋白也能用在转录组上喔！！！
）
Cell Reports
(IF= 7.5 )
植入前胚胎发育是一个复杂且精确调控的过程，由母源遗传的蛋白质和受精后合子基因组激活新合成的蛋白质共同调控。尽管基因组和转录组研究加深了我们对这一过程遗传程序的理解，但蛋白质表达图谱仍未被探索。通过定量质谱技术，作者从每个阶段（受精卵、2-细胞、4-细胞、8-细胞、桑椹胚和囊胚）的8000个小鼠胚胎中鉴定出近5000种蛋白质。文章发现受精卵、桑椹胚和囊胚中的蛋白质表达与2-8细胞胚胎不同。蛋白质磷酸化分析确定了关键激酶和重要信号通路。转录组和蛋白质组数据的联合分析揭示了RNA降解、转录和翻译的协同调控，并鉴定出先前未定义的外显子连接衍生肽段。
1. 通过Mfuzz分析，将蛋白质分为10个不同的簇，每个簇代表了一种特定的蛋白质表达时间模式。其中，Cluster1、6和10中的蛋白质在胚胎发育过程中呈现下调趋势，Cluster 2、5和9中的蛋白质为上调趋势，Cluster 3、4、7和8中的蛋白质则显示出双峰表达模式。结合先前发表的主要包含母源蛋白质的卵母细胞蛋白质组数据，发现母源蛋白质主要集中在特定聚类（如Cluster 1、4、6和10）中，这些聚类中的蛋白质在囊胚阶段表现出低表达水平且具有不同的动力学特征。这一结果与已知的母源蛋白质在胚胎发育早期发挥重要作用，随后在合子基因组激活（ZGA）后逐渐降解的过程相吻合，进一步证实了这些母源蛋白质对于小鼠受精卵早期细胞分裂的重要性，以及它们在ZGA后的及时降解是胚胎正常发育的关键步骤。
2. 对每个聚类中的蛋白质进行GO分析发现，上调表达的蛋白质（如Cluster 2和9中的蛋白质）倾向于执行蛋白质翻译、大分子代谢、RNA代谢、加工和剪接等功能，这可能为胚胎生长提供了必要的能量和物质支持。而下调表达的蛋白质（如Cluster 1、6和10中的蛋白质）主要涉及蛋白质运输、定位、细胞周期和配子生成等功能，这暗示了这些分子事件在母源-合子转换过程中的重要性，为理解胚胎发育过程中的分子机制提供了重要线索。在Mfuzz分析结果中，作者还捕获了一些已知参与早期胚胎发育和细胞命运决定的转录因子及相关蛋白质的表达模式。
研究作物在逆境胁迫（如干旱、高温、病虫害等）下的转录组趋势变化，可以挖掘出与抗逆性相关的基因和信号通路，为培育抗逆作物品种提供重要的基因资源和分子标记。例如，通过对小麦在干旱胁迫下的转录组趋势分析，发现了一系列与干旱响应和耐受相关的基因，可用于小麦的抗旱育种。
Photoprotection contributes to freezing tolerance as revealed by RNA-seq profiling of Rhododendron leaves during cold acclimation and deacclimation over time
Horticulture Research
(IF = 7.6 )
冷冻耐受性（FT）是北方和温带植物的一种适应性能力，冷驯化（CA）是植物在秋冬季节逐渐获得FT的过程，脱驯化（DA）则是植物在温度升高时逐渐失去FT的过程。近年来，气候变暖导致一些植物出现不完全冷驯化或过早脱驯化的现象，因此理解植物冷驯化和脱驯化的分子机制十分重要。实际上，季节变化中温度降低的同时，光信号也发生变化，如光周期缩短、光强减弱、红光与远红光比例降低等，这些变化在生长室中难以模拟，因此研究植物对单一低温胁迫的响应有一定局限性。研究发现，昼夜节律在植物越冬叶片获得强FT中起关键作用，冷驯化期间昼夜节律相关基因上调，脱驯化期间下调，可能与碳水化合物积累和分解代谢有关。与其他组织或植物物种不同，杜鹃花“Miyo-no-Sakae”和“Elsie Lee”越冬叶片中ABA和JA含量在冷驯化期间下降，且在“Miyo-no-Sakae”中直到获得的LFT完全丧失才恢复，可能是由于田间冷驯化期间的光保护诱导，ABA和JA生物合成下降导致木质素含量降低。越冬叶片在田间冷驯化期间获得LFT的机制独特，通过强光保护和碳水化合物积累，伴随ABA、JA和木质素含量下降来实现。
