Lesson 14 of 20

혼자 일하지 않는다 — 기능 클러스터

클러스터 112개 · 22번 TCR signaling

유전자 하나를 껐을 때 아래에 남는 변화의 무늬가 있습니다. 무늬가 비슷한 유전자끼리 묶으면 같은 일을 하는 무리가 드러납니다. 이 스크린은 그렇게 112개 클러스터를 만들었습니다.

CD3E·CD3D·CD3G·ZAP70·LCP2·PLCG1·VAV1 — T세포 수용체 신호전달 부품이 통째로 한 무리입니다.

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import pseq

c = pseq.cluster(22)
print("클러스터", c["cluster"], "—", c["annotation"])
print("크기", c["size"], "개")
print()
print("구성원:", ", ".join(c["members"][:12]))

High school어떻게 묶나

단계	하는 일
1	유전자마다 "껐을 때의 하류 변화 패턴"을 벡터로 만든다
2	유전자 쌍마다 패턴이 얼마나 닮았는지 계산한다
3	닮은 것끼리 묶는다 (군집화)
4	각 묶음에 이름을 붙인다 — 알려진 경로와 대조

중요한 것은 4단계입니다. 알고리즘은 묶기만 하고 이름은 안 붙여요. "22번 클러스터"에 TCR signaling이라는 이름이 붙은 것은, 그 안에 이미 알려진 T세포 수용체 신호 유전자들이 모여 있었기 때문입니다.

ZAP70 은 셋에 속합니다. WRN 은 하나도 없습니다 — 이 세포에서 아무 무리와도 함께 움직이지 않았다는 뜻입니다.

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# 표적이 속한 클러스터 보기.
import pseq

for g in ["ZAP70", "LAT", "WRN"]:
    r = pseq.perturb(g)
    print(g, "—", r["summary"]["n_clusters"], "개 클러스터")
    for c in r["clusters"]:
        print("    ", str(c["cluster"]).rjust(4), c["annotation"] or "(주석 없음)",
              "· 크기", c["size"])
    print()

High school클러스터가 알려 주는 것

쓰임	내용
모르는 유전자의 기능 추정	알려진 유전자들과 같은 클러스터에 있으면 비슷한 일을 할 것
표적의 맥락 파악	내 표적이 어느 팀에 속하나
중복성 예측	같은 클러스터의 다른 유전자가 대신할 수 있나
신호가 진짜인지 판단	13강의 함정 — 뿔뿔이 흩어졌으면 스트레스

"함께 있으면 함께 일한다(guilt by association)" — 강력하지만 추정일 뿐입니다.

세 번째 줄이 표적 발굴에 직접 쓰입니다. 같은 클러스터에 여러 유전자가 있다는 것은, 그 기능이 여러 겹으로 보호되고 있다는 뜻일 수 있어요.

가장 큰 클러스터들을 보면 이 세포가 무엇으로 이루어져 있는지 보입니다.

'unknown' 이 큰 자리를 차지합니다 — 함께 움직이는 것은 확실한데 무슨 일인지는 아직 모르는 무리들입니다.

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import pseq
import json, gzip

meta = json.load(gzip.open("pdrug_meta.bin", "rt"))
cl = sorted(meta["clusters"].values(), key=lambda c: -c.get("size", 0))

print("번호   크기   주석                                질환")
for c in cl[:10]:
    print(str(c["cluster"]).rjust(4), str(c["size"]).rjust(6), "  ",
          (c["annotation"] or "unknown").ljust(34), len(c.get("diseases", [])))

High school22번 클러스터 — TCR signaling

이 스크린의 22번 클러스터에는 T세포 수용체 신호 유전자들이 모여 있습니다. CD3E, ZAP70, LAT 같은 것들이에요.

이 클러스터의 특징	관찰
Rest에서는 조용함	10강 — 신호가 없으니까
Stim에서 거대한 변화	수천 개 유전자가 흔들림
구성원이 서로 아주 닮음	같은 경로의 연속된 단계

이 클러스터가 이 스크린의 기준점 역할을 합니다. 어떤 표적의 결과를 볼 때 "22번 클러스터에 비하면 얼마나 큰가"를 물으면 규모 감각이 생겨요.

9강의 "중앙값 6 대 5,000+"이 바로 파이프라인 표적과 22번 클러스터의 대비입니다.

🤔 Check yourself

클러스터가 표적 하나만 보는 것보다 나은 이유는?

🤔 Check yourself

WRN 은 이 스크린에서 어떤 클러스터에도 속하지 않았습니다. 이것이 뜻하는 것은?