Una herramienta web para los procesos biológicos Generación de alta calidad legibles por máquina
February 8th, 2017
PathWhiz es una herramienta de dibujo vía online para la generación de rutas bioquímicas y biológicas. Utiliza bases de datos accesibles al público y fácilmente ampliable paletas que consisten en componentes pre-dibujados de la vía. Este protocolo se describe cómo crear fácilmente nuevas vías, reproducir y editar las vías existentes, y propagar las vías previamente dibujadas a diferentes organismos.
El objetivo general de este protocolo es utilizar PathWhiz e Internet para crear, replicar y propagar fácilmente vías bioquímicas para una variedad de propósitos y aplicaciones. Esta herramienta permite a científicos, educadores y estudiantes crear vías bioquímicas visualmente agradables y precisas con un alto nivel de detalle y complejidad biológicos. PathWhiz es una galería pública gratuita con miles de rutas y componentes de rutas, que es compatible con prácticamente cualquier sistema operativo y puede ser accedida y ampliada por todos los usuarios.
Comience cargando la página de PathWhiz en cualquier navegador web moderno y haciendo clic en el menú Dibujar. Haga clic en el botón Nueva ruta para iniciar una nueva ruta e introduzca el nombre de la ruta que se va a dibujar. Elija el tipo de ruta en la lista desplegable.
A continuación, introduzca el nombre científico del organismo en el cuadro de autocompletar para buscar el organismo de interés, seguido del nombre científico de la especie y el nombre común. Seleccione la clasificación de especies de la lista desplegable como Eucariota o Procariota e introduzca el ID de taxonomía de la taxonomía NCBI. Haga clic en Crear especie e introduzca una descripción completa de la ruta.
Haga clic en Agregar referencia para agregar referencias externas a la ruta según corresponda. A continuación, haga clic en Crear ruta. Aparecerá un lienzo cuadriculado blanco con una barra de menú gris.
Haga clic en el enlace Agregar proceso y seleccione Agregar reacción para agregar la primera visualización del proceso. Introduzca los reactivos, productos o enzimas de interés en el cuadro de autocompletar para buscar las reacciones existentes. A continuación, desplácese por las reacciones existentes.
Cuando se encuentre la reacción deseada, selecciónela. Seguido de la entrada del nombre del elemento correspondiente en el cuadro de autocompletar para seleccionar la estequiometría y el tipo de elemento apropiados. Una vez que se hayan agregado todos los elementos en el lado izquierdo de la reacción, seleccione la dirección de la ruta en la lista desplegable y haga clic en Agregar elemento derecho para agregar un producto.
Seleccione la estequiometría y el tipo de elemento, como se acaba de demostrar, para todos los elementos en el lado derecho de la reacción. A continuación, haga clic en Añadir enzima para añadir una enzima a la reacción. Escriba el nombre de la enzima en el cuadro de autocompletar y seleccione la enzima adecuada.
Cuando se hayan agregado todos los elementos de la reacción, haga clic en el botón Crear reacción para guardar la nueva reacción y seleccione la orientación deseada para la representación inicial de la reacción de las listas desplegables. A continuación, vuelva a hacer clic en el botón Crear reacción. La reacción recién creada se mostrará en el lienzo del dibujo.
Para editar la reacción según corresponda, arrastre los elementos de reacción en el lienzo para reposicionarlos como desee. A continuación, haga clic en cada elemento para añadirlos a la selección actual. Cuando se hayan seleccionado todos los elementos, arrástrelos al área apropiada del lienzo y haga clic en los elementos nuevamente para anular la selección.
Para acceder a una barra lateral de edición emergente, haga doble clic en un producto químico y edite la plantilla, el estado biológico, el índice Z y complete los detalles de la reacción según corresponda. Para editar la información de un proceso completo, haga doble clic en cualquiera de sus elementos. En la barra de menú secundaria gris, haga clic en el enlace Editar seleccionado y seleccione Editar elemento o Editar proceso, según corresponda.
Vuelva a colocar los elementos en el lienzo a las posiciones deseadas. Seleccione los bordes de reacción de interés y edítelos como se acaba de demostrar para los compuestos de reacción y las proteínas. Una vez que se haya dibujado la primera reacción como se desee, haga clic en un producto de la reacción para seleccionarlo.
A continuación, en la pestaña Agregar proceso, seleccione Agregar reacción. Cuando se complete la ruta, haga clic en el enlace Ruta y seleccione Exportar y ver. Seleccione la opción Color de fondo para imágenes para elegir azul o blanco como color de fondo para la imagen y seleccione sí o no para la opción Generar también versión simplificada.
A continuación, haga clic en Generar archivos de imagen. Cuando se haya generado la imagen, haga clic en Mostrar en el visor para generar una imagen de ruta de alta resolución con hipervínculos completos en el navegador. Para duplicar una ruta existente, haga clic en el menú Rutas e introduzca el nombre de la ruta de interés en la barra de búsqueda.
Localice la ruta que se va a replicar y haga clic en Replicar. Edite el nombre de la ruta e introduzca una nueva descripción de la ruta según corresponda. A continuación, haga clic en Crear ruta para generar la ruta duplicada.
Para ver o descargar una ruta, ingrese al menú Rutas, localice la ruta de interés como se acaba de mostrar y haga clic en Mostrar. A continuación, haga clic en el botón con el ID de PathWhiz deseado junto a la etiqueta Mostrar en el visor y abra la pestaña Descargas. A continuación, haga clic en los hipervínculos para descargar la ruta en varios formatos de archivo.
PathWhiz se puede utilizar para generar rutas con varios tipos y estilos de contenido. Incluyendo las vías metabólicas tradicionales, las enfermedades y las vías de los fármacos para ilustrar los efectos secundarios y las respuestas a los fármacos, así como las vías de señalización de proteínas. Las vías pueden estar ricamente coloreadas con considerable detalle biológico o pueden convertirse en simples representaciones en blanco y negro.
Una vez completadas, estas rutas pueden verse en el visor interactivo de rutas, descargarse como imágenes o exportarse en varios formatos de intercambio de datos legibles por máquina para su posterior análisis. Una vez dominado, es posible generar una ruta estándar lista para Internet en unos 15 minutos. Sin embargo, las vías más complejas podrían tardar más en completarse.
Al intentar este procedimiento, es importante recordar que la especie elegida para cada reacción individual siempre coincide con la especie de la vía y confirmar que la dirección de las flechas de reacción es correcta. Siguiendo este procedimiento, se pueden realizar otros métodos, como el análisis metabólico, para responder preguntas adicionales sobre la dinámica o la cuantificación de metabolitos de interés. Después de su desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de la metabolómica y la biología crearan miles de vías listas para Internet, ilustrando una amplia gama de bioquímicas humanas, orientales y de E. Coli.
Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo construir nuevas rutas, replicar y editar rutas existentes, así como propagar rutas previamente trazadas a diferentes organismos. No olvide que el bloqueo de una ruta hace que no se pueda editar. Además, tenga en cuenta que puede optar por crear rutas públicas o privadas, según sus preferencias.
Descripción general
PathWhiz es una herramienta en línea diseñada para crear y editar vías bioquímicas. Permite a los usuarios generar vías visualmente precisas utilizando una variedad de componentes pre-dibujados y bases de datos.
Componentes clave del estudio
Área de la ciencia
- Bioquímica
- Vías biológicas
- Visualización de vías
Antecedentes
- PathWhiz proporciona una galería pública gratuita de vías.
- Es compatible con todos los sistemas operativos.
- La herramienta está accesible para científicos, educadores y estudiantes.
- PathWhiz admite la creación de vías bioquímicas complejas.
Propósito del estudio
- Facilitar la creación y replicación de vías bioquímicas.
- Permitir a los usuarios propagar vías a través de diferentes organismos.
- Proporcionar una interfaz fácil de usar para el diseño de vías.
Métodos utilizados
- Utilizar el menú Dibujar para crear nuevas vías.
- Buscar organismos e ingresar datos científicos relevantes.
- Agregar procesos y reacciones a través de un lienzo interactivo.
- Exportar vías en varios formatos para un análisis posterior.
Principales resultados
- Los usuarios pueden crear vías en aproximadamente 15 minutos.
- Las vías pueden ser ricamente detalladas o simplificadas.
- PathWhiz permite la generación de imágenes de alta resolución.
- Miles de vías pueden ser creadas y compartidas en línea.
Conclusiones
- PathWhiz es una herramienta versátil para la visualización de vías.
- Apoya aplicaciones educativas y de investigación en bioquímica.
- La herramienta mejora la comprensión de los procesos metabólicos.
Preguntas frecuentes
Executive Industry Relevance
PathWhiz enables biopharma R&D teams to generate standardized, machine-readable pathway diagrams that support target validation and mechanistic de-risking. By providing a publicly accessible, web-based platform for pathway creation and sharing, it enhances cross-functional collaboration and data integration across discovery workflows. The tool’s compatibility with formats like BioPAX and SBML facilitates downstream analysis and predictive modeling in early-stage research.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Supports interrogation of therapeutic hypotheses through detailed visualization of biochemical interactions and reaction networks.
- Operational Value: Enables rapid creation and iteration of pathway diagrams to clarify target mechanisms and pathway context.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides standardized pathway templates that can be replicated and propagated across species for consistent assay design.
- Operational Value: Facilitates assay readiness by enabling export of pathways in machine-readable formats for integration with analytical tools.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports translational continuity by allowing pathways to be adapted across model systems using propagation features.
- Operational Value: Enhances reproducibility through version-controlled, editable pathway elements that can be shared and reused across teams.
Pipeline & Workflow Integration
PathWhiz fits within the discovery continuum by enabling hypothesis-driven pathway construction that informs target selection and lead identification efforts.
- Discovery Biology: Aids in pathway clarification and biological de-risking by visualizing complex metabolic and signaling networks.
- Screening: Supports assay development through exportable pathway diagrams that guide biomarker selection and compound screening strategies.
- Analytics: Generates machine-readable outputs (e.g., SBML, BioPAX) that enable quantitative analysis and simulation of pathway dynamics.
- Translational Research: Promotes cross-species pathway propagation to align preclinical models with human biology.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable knowledge base where pathways can be replicated, edited, and built upon across projects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing ambiguity in target pathway context and interaction networks.
- Operational Value: Promotes standardization and reproducibility via shared, editable pathway components and version control.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by enhancing mechanistic understanding and reducing biological uncertainty.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization through clearer visualization of disease-relevant pathways and off-target effects.
Implementation Considerations
- Requires familiarity with biochemical nomenclature and pathway curation best practices.
- Dependent on web browser access and internet connectivity for full functionality.
- Necessitates cross-team agreement on pathway naming, annotation, and styling conventions.
- Involves consideration of species-specific elements when propagating pathways across organisms.
- Limited by the completeness of the public pathway library for niche or novel biological processes.
