估计阅读时长: 20 分钟用 GCModeller 做泛基因组分析（二）：801 个大肠杆菌基因组实战 面向读者：具有一定 R 语言编程基础的生物信息学初学者、实验室里的微生物研究者。 本篇是系列的实战篇：从 GenBank 原始注释文件出发，用两条 R# 脚本跑完大肠杆菌的泛基因组分析， 并结合真实运行产出的结果文件逐项解读。算法原理（CD-HIT 聚类、PAV 矩阵、香农信息熵等） 请先阅读系列第一篇《用 […]
估计阅读时长: 16 分钟用 GCModeller 做泛基因组分析（一）：算法原理与香农信息熵 面向读者：具有一定 R 语言编程基础的生物信息学初学者、实验室里的微生物研究者。 本篇讲清楚两件事：GCModeller 的泛基因组分析是怎么算的，以及贯穿整个分析体系的"香农信息熵"到底在度量什么。 全文不依赖任何编程知识，算法原理一律用公式和自然语言伪代码讲解。实战操作请看系列第二篇。 1. 什么是泛基因组？ 把大肠杆菌的两个菌株的基因组摆在一起看，你会发现一个 surprising 的事实：这两个"同一个物种"的基因组，基因组成可能相差 20% 以上。K-12 […]
估计阅读时长: 5 分钟基因组 为了能够实现上面所描述的这种基于EC Number的不同层级的加权嵌入，我们在原来的基因组嵌入工具上添加了一个hierarchical选项，用于支持切换为层级嵌入的操作： Imports Microsoft.VisualBasic.Data.Framework Imports Microsoft.VisualBasic.Data.NLP Imports SMRUCC.genomics.Interops.NCBI.Extensions.Pipeline Public Class GenomeMetabolicEmbedding ReadOnly vec As New […]
估计阅读时长: 14 分钟酶的EC number（Enzyme Commission number）是国际生物化学与分子生物学学会（IUBMB）酶学委员会制定的酶分类与命名体系的核心标识符，自1961年首次发布以来，已成为酶学研究、数据库管理和生物技术应用的全球标准。这套由四位数字所构成的的层级编码系统不仅解决了早期酶命名混乱的问题，还通过系统化分类揭示了酶催化功能的内在逻辑，为酶学研究提供了统一的框架。 AttachmentsSort by:DefaultDateName Enzyme_Commission_Numbers-visual_selection • 70 KB • 730 click 17.02.2026The_Seven_Major_Classes_of_the_Enzyme_Commission-visual_selection • 268 […]
估计阅读时长: 18 分钟在前面的一篇《基因组功能注释（EC Number）的向量化嵌入》博客文章中，针对所注释得到的微生物基因组代谢信息，进行基于TF-IDF的向量化嵌入之后。为了可视化向量化嵌入的效果，通过UMAP进行降维，然后基于降维的结果进行散点图可视化。通过散点图可视化可以发现向量化的嵌入结果可以比较好的将不同物种分类来源的微生物基因组区分开来。除了针对降维后的数据进行散点图可视化，我们还可以直接针对向量化嵌入后的原始嵌入矩阵进行聚类，完成聚类结果的可视化。在这里我们主要是基于嵌入的原始结果进行二叉树聚类可视化。 AttachmentsSort by:DefaultDateName community_metabolic_tree • 219 KB • 489 click 15.02.2026community-local • 675 KB • […]
估计阅读时长: 20 分钟最近的工作中我需要按照之前的这篇博客文章《基因组功能注释（EC Number）的向量化嵌入》中所描述的流程，将好几十万个微生物基因组的功能蛋白进行酶编号的比对注释，然后基于注释结果进行向量化嵌入然后进行数据可视化。通过R#脚本对这些微生物基因组的蛋白fasta序列的提取操作，最终得到了一个大约是58GB的蛋白序列。然后将这个比较大型的蛋白序列比对到自己所收集到的ec number注释的蛋白序列参考数据库之上。 AttachmentsSort by:DefaultDateName diamond-output • 41 KB • 518 click 15.02.2026diamond-table-size • 19 KB […]
估计阅读时长: < 1 分钟UPGMA（Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean，非加权配对组平均法）是一种经典的基于距离矩阵构建系统发育树的聚类算法。其核心思想是假设进化速率恒定（分子钟假说），通过迭代合并距离最近的两个类群（或序列）来构建树。UPGMA算法具有原理简单，计算速度快，易于理解和实现。对于符合分子钟假说（即所有分支进化速率相同）的数据，能给出正确的拓扑结构这些优点。但是其“进化速率恒定”的假设在现实中常常不成立。如果数据存在明显的速率差异（即存在长枝），UPGMA可能会构建出错误的树（拓扑结构错误）。因此，它更适用于进化速率相对均匀的近缘物种或基因的比较。
估计阅读时长: 17 分钟EC Number是国际酶学委员会（IUBMB）制定的一套酶分类编号体系，EC Number采用层级分类法，由4个数字组成，分别代表酶的大类、亚类、亚亚类和序号。例如，“EC 1.1.1.37”中，第一个“1”表示氧化还原酶大类；第二个“1”表示作用于CH-OH基团；第三个“1”表示以NAD+或NADP+为受体的酶；第四个“37”表示特定酶苹果酸脱氢酶。这种层次结构意味着EC编号蕴含了丰富的功能信息，包括酶催化的反应类型和底物/机制。将EC Number嵌入为向量，有助于我们利用机器学习模型进行功能预测、相似性分析等。 AttachmentsSort by:DefaultDateName Capture • 14 KB • 610 click 08.02.2026ec_numbers • […]
估计阅读时长: 22 分钟MSA（多序列比对）在生物信息学中的核心目标是：通过把多条同源序列“对齐”，来突出它们之间的相似与差异，从而帮助我们：识别保守区/功能位点、推断进化关系（系统发生）、预测或解释蛋白质/核酸结构、发现共进化与功能模块，以及为后续分析（如模体搜索、结构建模、从头设计等）提供基础。基于多序列比对分析，我们可以通过这种算法，把一堆表面看上去“乱糟糟”的序列，整理成一个可以“逐位点比较”的框架。基于我们所得到的这个框架基础，我们可以进行下游的后续分析，例如： 识别哪些部分是“不能动”的（功能/结构核心）； 推断它们是如何“进化而来”的（系统发生）； 推测它们在空间中“长什么样”（结构预测与建模）； 找出哪些部分“一起变化”（共进化与功能耦合）； 并把这些信息封装成模型（HMM、profile）用于大规模搜索与注释。 AttachmentsSort by:DefaultDateName MSA • 174 KB • 695 click 08.01.2026MSA_console […]
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[…] 我们在基于前面所论述的《通过diamond软件进行blastp搜索》对大规模的基因组数据进行了代谢酶的EC number的注释以及按照文章《基因组功能注释（EC Number）的向量化嵌入》的方法，得到了一个比较大的基因组代谢酶TF-IDF嵌入丰度矩阵后，如果将这里所得到的嵌入结果矩阵中的基因组，基于Family层级的物种分类分组看作为单细胞转录数据中的细胞分群结果，能否基于单细胞数据分析方法来分析和可视化我的基因组功能嵌入的结果矩阵呢？ […]
[…] 我们在基于前面所论述的《通过diamond软件进行blastp搜索》对大规模的基因组数据进行了代谢酶的EC number的注释以及按照文章《基因组功能注释（EC Number）的向量化嵌入》的方法，得到了一个比较大的基因组代谢酶TF-IDF嵌入丰度矩阵后，如果将这里所得到的嵌入结果矩阵中的基因组，基于Family层级的物种分类分组看作为单细胞转录数据中的细胞分群结果，能否基于单细胞数据分析方法来分析和可视化我的基因组功能嵌入的结果矩阵呢？ […]
[…] 对于基于ec number来生成层级数据，我们直接使用《酶EC编号结构解析》文章末尾所展示的层级数据生成函数来实现。 […]
[…] 在前面的一篇《基因组功能注释（EC Number）的向量化嵌入》博客文章中，针对所注释得到的微生物基因组代谢信息，进行基于TF-IDF的向量化嵌入之后。为了可视化向量化嵌入的效果，通过UMAP进行降维，然后基于降维的结果进行散点图可视化。通过散点图可视化可以发现向量化的嵌入结果可以比较好的将不同物种分类来源的微生物基因组区分开来。 […]