JUMPn : Une application simplifiée pour le regroupement de la co-expression des protéines et l’analyse des réseaux en protéomique

Le protocole du logiciel JUMPn vise à faciliter l’interprétation biologique des données protéomiques quantitatives. Le logiciel est capable d’organiser la protéine entière en hiérarchie de niveaux des clusters de co-expression et des modules d’interaction protéique. Notamment, le logiciel JUMPn rationalise l’analyse du clustering de co-expression, de l’enrichissement des voies et de la détection des modules PPI.

Il fournit une interface conviviale et une visualisation interactive des données et des réseaux. Bien que nous ayons démontré avec succès l’application de JUMPn dans l’analyse de données de protéome entier, la méthode est facilement extensible à d’autres types de données, y compris l’analyse phosphoprotéomique et les données d’interactome issues de la spectrométrie de masse de purification d’affinité. Pour configurer le logiciel JUMPn, téléchargez le code source à partir du site Web et installez le logiciel sur le terminal de ligne de commande.

Pour lancer le logiciel JUMPn, remplacez le répertoire actuel par le dossier d’exécution en tapant cd execution"sur le terminal, puis entrez le texte sur le terminal pour lancer JUMPn sur le navigateur Web. Sur la page d’accueil de JUMPn, cliquez sur le bouton Commencer l’analyse pour lancer l’analyse JUMPn, puis dans le coin inférieur gauche de la page Commencer l’analyse, cliquez sur le bouton Télécharger les données protéomiques de la cellule B de démonstration pour afficher une notification de réussite du téléchargement des données. Dans le coin inférieur droit de la page, cliquez sur le bouton Soumettre l’analyse JUMPn pour lancer l’exécution de la démonstration en utilisant les paramètres par défaut.

Une barre de progression indiquera le déroulement de l’analyse. Attendez que la barre de progression soit remplie. Une fois l’exécution de la démo terminée, une boîte de dialogue apparaîtra avec le message de réussite de l’exécution et le chemin absolu vers le dossier de résultats, puis cliquez sur l’onglet Continuer vers les résultats.

Comme la page Web guide les résultats du cluster de co-expression par l’algorithme WGCNA, cliquez sur Afficher les résultats dans la fenêtre de dialogue pour continuer. À gauche de la page résultats 1 Sortie WGCNA de la page résultats, recherchez les modèles de coexpression des protéines et utilisez le bouton Sélectionner le format d’expression pour naviguer entre deux formats de figure. La figure Boxplot sera sélectionnée par défaut.

Sélectionnez l’onglet Tendances pour afficher le graphique des tendances, chaque ligne représentant l’abondance de protéines individuelles dans les échantillons. La couleur de chaque ligne représente la proximité du modèle d’expression avec le consensus du cluster de co-expression. Sur la droite de la page de sortie WGCNA, la carte thermique d’enrichissement de l’ontologie Pathway peut être consultée.

Dans une carte thermique, les voies les plus enrichies pour chaque cluster seront affichées ensemble. Ensuite, faites défiler la page Web pour afficher le modèle d’expression des protéines individuelles. Utilisez la liste déroulante, sélectionnez le cluster de co-expression pour examiner les protéines de chaque cluster, puis sélectionnez une protéine spécifique dans le tableau sur laquelle le diagramme à barres sous le tableau sera automatiquement mis à jour pour refléter son abondance de protéines.

Pour les noms de protéines spécifiques, utilisez la zone Rechercher sur le côté droit du tableau. Plus tard, regardez l’interaction protéine-protéine ou les résultats IPP en cliquant sur la page de résultats 2 PPI Output"en haut. Pour obtenir les résultats d’un cluster de co-expression spécifique, cliquez sur l’onglet Sélectionner le cluster de co-expression.

Les affichages de tous les panneaux de figure seront mis à jour pour le cluster nouvellement sélectionné. Dans le panneau de figure de gauche, affichez les réseaux PPI pour le cluster de coexpression sélectionné à l’aide de la liste déroulante Sélectionner par groupe et mettez en surbrillance les modules PPI individuels du réseau, puis optez pour la zone format de disposition réseau sélectionnée pour modifier la disposition du réseau. À l’aide de la souris et du trackpad, effectuez un zoom avant ou arrière sur le réseau PPI pour afficher les noms de gènes de chaque nœud du réseau.

Lorsque vous effectuez un zoom avant, sélectionnez et cliquez sur une certaine protéine pour mettre en évidence la protéine et ses voisins réseau. Dans le réseau, faites glisser un certain nœud pour modifier sa position dans la disposition et réorganiser la disposition du réseau. Dans le panneau de droite de la page de résultats de l’IPP, étudiez les informations au niveau du cluster de co-expression qui facilitent l’interprétation des résultats de l’IPP.

Le modèle de coexpression sur le cluster sélectionné peut être affiché sous forme de diagramme de boîte par défaut. Sélectionnez Tendances pour afficher le tracé des tendances pour le modèle de co-expression, puis optez pour le tracé de barre de chemin pour afficher les chemins significativement enrichis pour le cluster de co-expression avec le tracé de cercle de chemin, afficher des chemins significativement enrichis pour le cluster de co-expression dans le format de tracé de cercle. Pour afficher les résultats au niveau du module PPI individuel, faites défiler la page de résultats jusqu’à la page Web de sortie PPI et développez la zone de liste déroulante Sélectionner le module pour sélectionner un module PPI spécifique à afficher.

Affichez le module PPI sur le panneau de gauche, manipulez l’affichage réseau comme expliqué précédemment. Dans le panneau de droite, affichez les résultats de l’enrichissement de l’ontologie des voies, puis utilisez la liste déroulante Sélectionner le style d’annotation de voie et cochez l’onglet de tracé de barre pour afficher plus d’informations et afficher les voies d’accès significativement enrichies pour le module PPI sélectionné. Tracez un diagramme circulaire pour montrer les voies significativement enrichies pour le module PPI sélectionné sous la forme d’un diagramme circulaire et utilisez une carte thermique pour montrer les voies significativement enrichies et les noms de gènes associés.

Optez pour l’onglet Table pour afficher les résultats détaillés de l’enrichissement des voies, y compris le nom des voies, les termes d’ontologie, les noms des gènes et la valeur P par le test exact de Fisher. Suivez le chemin absolu imprimé en haut des pages de résultats et recherchez le tableau de la feuille de calcul de publication. JUMPn est développé avec la plate-forme R shiny pour une interface conviviale et intègre trois modules fonctionnels majeurs.

Analyse du clustering de co-expression, analyse de l’enrichissement des voies et analyse du réseau PPI. Après chaque analyse, les résultats sont automatiquement visualisés dans notre fonction réglable via les fonctions du widget R shiny et facilement téléchargeables sous forme de tableaux de publication et de format Microsoft Excel. Pour l’analyse du réseau PPI, un réseau PPI composite a été compilé en combinant STRING, BioPlex et dans des bases de données Web de messagerie instantanée.

Le réseau PPI fusionné couvre plus de 20 000 gènes humains avec 1 100 000 bords. Cet interactome complet est inclus et publié dans un bundle avec le logiciel JUMPn pour l’analyse PPI sensible. Les approches basées sur les réseaux qui exploitent à la fois la co-expression et les réseaux d’interaction protéique peuvent être utilisées comme méthode supplémentaire pour l’inférence de l’activité dans les facteurs de transcription et les kinases.