Inherent Dynamics Visualizer, une application interactive pour évaluer et visualiser les résultats d’un pipeline d’inférence de réseau de régulation de gènes

L’Inherent Dynamics Visualizer facilite le travail avec plusieurs méthodes d’inférence et la compréhension de leurs résultats pour les chercheurs, ce qui permet à son tour la production accélérée de modèles de réseau fonctionnels. Le principal avantage d’Inherent Dynamics Visualizer est de visualiser et d’explorer les résultats intermédiaires pour informer les paramètres et le contenu des fichiers d’entrée des étapes en aval. Le visualiseur Inherent Dynamics facilite l’exploration et la compréhension des résultats de plusieurs outils d’inférence.

Cependant, nous vous recommandons de référencer la documentation de chaque outil pour mieux comprendre l’impact des choix de paramètres sur les résultats. Dans un nouveau fichier de configuration IDP qui paramétre l’étape de recherche de nœud, tapez fichier de données égal à, fichier d’annotation égal à, fichier de sortie égal à, processus numérique égal à et IDVconnection égal à true sur des lignes individuelles. Après le fichier de données égal à signer, tapez le chemin d’accès et le nom du fichier de série chronologique respectif avec une virgule après le nom.

Pour fichier d’annotation, tapez le chemin d’accès et le nom du fichier d’annotation. Pour fichier de sortie, tapez le chemin d’accès et le nom du dossier de résultats. Et pour processus de numérotation, tapez le nombre de processus que l’IDP doit utiliser.

Dans le même fichier texte après les arguments principaux, tapez dans l’ordre présenté les arguments DLxJTK entre crochets, des périodes égales à et une coupure DLxJTK égale à sur des lignes individuelles. Pour les périodes, si un jeu de données de série chronologique est utilisé, tapez chaque longueur de période séparée par des virgules après le signe égal à. Pour plusieurs jeux de données de séries chronologiques, tapez chaque ensemble de longueurs de période comme précédemment, mais placez des crochets autour de chaque ensemble et placez une virgule entre les ensembles.

Pour la coupure DLxJTK, après le signe égal à, tapez un entier spécifiant le nombre maximal de gènes à conserver dans la sortie du fichier de liste de gènes par De Lichtenburg par JTK-CYCLE. Ensuite, exécutez le fournisseur d’identité à l’aide du fichier de configuration créé en exécutant la commande indiquée avec le nom de fichier approprié dans le terminal. Dans le terminal, accédez au répertoire nommé Inherent Dynamics Visualizer et entrez la commande indiquée.

Ensuite, dans un navigateur Web, entrez l’URL affichée. Ensuite, cliquez sur l’onglet de recherche de nœud et sélectionnez le dossier de recherche de nœud d’intérêt dans le menu déroulant. Pour étendre ou raccourcir le tableau de la liste des gènes, cliquez sur les flèches haut ou bas ou entrez manuellement un entier compris entre un et 50 dans la case à côté de l’expression génique des gènes classés DLxJTK.

Dans le tableau de la liste des gènes, cliquez sur la case à côté d’un gène pour afficher son profil d’expression génique et un graphique linéaire. Plusieurs gènes peuvent être ajoutés. Ensuite, téléchargez la liste de gènes dans le format de fichier nécessaire à l’étape de recherche de bord en cliquant sur le bouton de téléchargement de la liste de gènes.

Dans le tableau d’annotation de gènes modifiable, étiquetez un gène comme cible, régulateur ou les deux. Si un gène est un régulateur, étiquetez-le comme activateur, répresseur ou les deux. Enfin, cliquez sur le bouton Télécharger le fichier d’annotation pour télécharger le fichier d’annotation dans le format de fichier nécessaire à l’étape de recherche de bord.

Dans un nouveau fichier de configuration IDP qui paramétre l’étape de recherche Edge, pour le fichier de liste de gènes, entrez le chemin d’accès et le nom du fichier de liste de gènes généré après le signe égal à. Pour la colonne edge score, entrez PLD ou norm loss pour spécifier quelle colonne de trame de données de la sortie LEM py est utilisée pour filtrer les arêtes. Ensuite, sélectionnez le seuil de score d’arête ou les arêtes numériques pour la liste et supprimez l’autre.

Si le seuil de score d’arête a été sélectionné, entrez un nombre compris entre zéro et un. Si le nombre d’arêtes de la liste a été sélectionné, entrez une valeur égale ou inférieure au nombre d’arêtes possibles. Sélectionnez ensuite le seuil d’amorçage ou les arêtes numériques pour l’amorçage et supprimez l’autre.

Si le seuil d’amorçage a été sélectionné, entrez un nombre compris entre zéro et un. Si num arêtes pour l’amorçage a été sélectionné, entrez une valeur égale ou inférieure au nombre d’arêtes possibles. Ensuite, exécutez le fournisseur d’identité à l’aide du fichier de configuration créé, comme illustré précédemment.

Sélectionnez ou désélectionnez des arêtes dans la table des arêtes en cochant les cases correspondantes adjacentes à chaque arête pour ajouter ou supprimer des arêtes du réseau initial. Cliquez ensuite sur le bouton Télécharger la spécification du réseau DSGRN pour télécharger le réseau d’amorçage au format de spécification du réseau DSGRN. Après avoir sélectionné les arêtes à inclure dans le fichier de liste Edge utilisé dans la recherche de réseau en cochant les cases correspondantes dans la table Edge, cliquez sur télécharger les listes de nœuds et de bords pour télécharger la liste de nœuds et les fichiers de liste Edge dans le format requis pour leur utilisation dans la recherche de réseau.

Dans un nouveau fichier de configuration IDP qui paramétre l’étape de recherche réseau, pour le fichier réseau d’amorçage, le fichier de liste Edge et le fichier de liste de nœuds, entrez le chemin d’accès et le nom du fichier réseau d’amorçage et les fichiers de liste de périphériques et de nœuds. Pour les opérations de plage, tapez deux nombres séparés par une virgule après le signe égal à. Les premier et deuxième nombres sont respectivement le nombre minimum et le nombre maximal d’ajout ou de suppression de nœuds ou de bords par réseau.

Pour num neighbors, entrez un nombre qui représente le nombre de réseaux à rechercher dans la recherche de réseau. Et pour les paramètres maximum, entrez un nombre qui représente le nombre maximal de paramètres DSGRN pour autoriser un réseau. Pour ajouter un nœud, ajouter une arête, supprimer un nœud et supprimer une arête, entrez des valeurs comprises entre zéro et un après le signe égal à.

La somme des nombres doit être égale à un. Exécutez ensuite le fournisseur d’identité à l’aide du fichier de configuration créé, comme illustré précédemment. Pour générer une table de prévalence edge, sélectionnez les réseaux à l’aide des deux options suivantes.

Pour la première option, entrez les limites inférieure et supérieure des résultats de la requête en saisissant les valeurs minimales et maximales dans les zones de saisie correspondant à l’axe des x et à l’axe des y du tracé. Pour la deuxième option, cliquez et faites glisser sur le nuage de points pour dessiner une zone autour des réseaux à inclure. Après avoir sélectionné ou entré des limites d’entrée, cliquez sur le bouton Obtenir la prévalence des bords à partir des réseaux sélectionnés.

Ensuite, entrez un entier dans la zone de saisie de l’index réseau pour afficher un seul réseau de la sélection. Cliquez ensuite sur télécharger la spécification réseau DSGRN pour télécharger le réseau d’affichage au format de spécification réseau DSGRN. À l’aide des cases à cocher correspondant à chaque arête, sélectionnez les arêtes à inclure dans le réseau ou le motif utilisé pour l’analyse de similarité.

Cliquez ensuite sur soumettre pour créer le nuage de points de similitude pour le motif ou le réseau sélectionné. Pour sélectionner un réseau ou un ensemble de réseaux, cliquez et faites glisser sur le nuage de points. Dessinez une boîte autour des réseaux à inclure pour générer un tableau de prévalence edge et afficher les réseaux avec les résultats de requête respectifs.

Téléchargez le tableau de prévalence edge en cliquant sur télécharger le tableau. Ensuite, téléchargez le réseau d’affichage pour l’analyse de similarité en cliquant sur télécharger la spécification du réseau DSGRN comme illustré précédemment. Ce protocole a été appliqué au réseau de régulation du gène de l’oscillateur central du cycle cellulaire de la levure.

Les résultats de l’exécution consécutive de chaque étape de l’IDP sans utiliser l’IDV entre les étapes sont affichés ici. Cette exécution entièrement paramétrée de l’IDP a produit des résultats pour la recherche de nœuds et de bords. Pourtant, dans la recherche de réseaux, aucun modèle de réseau admissible n’a été découvert.

Un ensemble de régulateurs connus du cycle cellulaire de la levure a ensuite été sélectionné dans la base de données du génome de Saccharomyces et les relations régulatrices connues entre les gènes ont été extraites de la levure suivie. Le tableau de la liste des gènes a été étendu pour trouver le gène restant dans le modèle de réseau de régulation des gènes et les gènes ont été désélectionnés pour supprimer les gènes qui ne se trouvaient pas dans le même modèle. Un nouveau fichier de configuration IDP a été paramétré pour l’étape de recherche de bord avec la nouvelle liste de gènes et le nouveau fichier d’annotation, et les résultats ont été chargés dans l’IDV.

Les bords sans preuves expérimentales ont été retirés du réseau de semences. Après avoir créé un réseau de semences bien étayé par des preuves expérimentales, 37 réseaux admissibles de modèles ont été trouvés à l’étape de recherche de réseau, dont 24 peuvent osciller de manière stable. Sur ces 24 réseaux, les plus performants étaient deux réseaux qui correspondaient aux données à 50% de leurs paramètres de modèle oscillant de manière stable.

Lorsque la possibilité de supprimer les périphéries lors de la génération du réseau a été ajoutée, 612 réseaux ont été trouvés avec 67% de ces réseaux ayant la capacité d’osciller de manière stable. Fait intéressant, 82 réseaux capables d’une dynamique oscillatoire stable n’étaient pas capables de produire une dynamique similaire à celles observées dans les données. Et sur les 411 réseaux, 124 présentaient des correspondances robustes avec les données.

L’espace des paramètres biologiquement réalisables est inconnu du DSGRN, mais l’intégration d’informations biologiques dans la recherche de nœuds et de bords aide à limiter la recherche de réseaux à des régions biologiquement raisonnables dans l’espace de tous les réseaux. La modélisation ODE des réseaux à l’aide des paramètres de l’étape de recherche de périphérie peut être effectuée pour tester davantage la fonctionnalité des réseaux in silico.