泰森多边形 只要是多组学，您都需要这一款

今天，给大家分享一个研究故事，来看看泰森多边形在多组学研究中的功能有多强大。

枯草芽孢杆菌（B. subtilis）是一类革兰氏阳性菌，其功能基因组学对深入了解细胞的生理有重要影响。为了研究缺糖条件下，枯草芽孢杆菌的代谢全过程，研究者用同位素培养基替代培养，观测了枯草芽孢杆菌在缺糖条件下的代谢过程（实验设计流程如下）。

分五个时间点取样研究：

基于质谱检测，对枯草芽孢杆菌（B.subtilis）分5个区域进行蛋白质组的检测，共鉴定出2，142种蛋白质。其中552种蛋白完全存在于胞质中，而344种蛋白则与菌体膜相关或完全嵌在菌体膜中。509种蛋白位于两个区域，389种存在于3个位置，266种存在于多个部位。

研究中配合转录组数据，对蛋白质的表达情况进行了相关性研究：利用KEGG的功能基因分类和基因调控信息的结构表达来说明转录组和蛋白质组的相关性，根据其基因或功能将基因或蛋白质关系进行分布展示。这里就利用泰森多边形展示了这之间的关系：

基于KEGG功能分类

上图a为 生长中的枯草芽孢杆菌的基因表达与处于固定态的细胞平均表达情况的比较。

上图b为 生长中的枯草芽孢杆菌蛋白相对含量与处于固定态的菌体平均蛋白情况比较。

基于调节子分类

上图a为 生长中的枯草芽孢杆菌的基因表达与处于固定态的细胞平均表达情况的比较。

上图b为 生长中的枯草芽孢杆菌蛋白相对含量与处于固定态的菌体平均蛋白情况比较。

对蛋白质组/转录组水平的主要生物学过程进行深度挖掘，再进行标准化处理后对定量数据进行时间顺序的显著性分析。其中，碳水化合物相关蛋白类发生了最显著变化——TCA酶的含量增加了两倍以上：

几种生物合成酶的蛋白质图谱表明，这些酶类经历了靶标的降解（下图）。此外，蛋白质含量的下降与转录组水平的下调相一致。

这项研究中，针对缺糖引起枯草芽孢杆菌的蛋白组，转录组及细胞外代谢物的时序性变化进行分析发现膜蛋白在应对营养胁迫过程中意义重大，而这一点在既往的研究中往往被低估。研究中应用泰森多边形的Voronoi treemaps, 也直观反映了蛋白质组和转录组的相关性，为结论提出提供了切实分析依据。

泰森多边形的Voronoi treemap通过使用加权重心Voronoi图递归划分凸多边形来可视化分层数据。多边形区域被节点的相对权重比例分割。在生物学研究领域，可直观展现单样本（组）内的物种，功能，物质构成等丰度信息或多样本（组）间的多层次结构差异性。不仅在微生物组研究领域，在涉及多层次结构/多维度相关性的多组学研究中，泰森多边形都可以实现强大的可视化功能, 另您的研究更显高大上！