Uno strumento web per la generazione di alta qualità Machine-readable vie biologiche
February 8th, 2017
PathWhiz è uno strumento di disegno percorso in linea completo per la generazione di percorsi biochimici e biologici. Esso utilizza banche dati accessibili al pubblico e facilmente espandibili palette composte da componenti pre-disegnate pathway. Questo protocollo descrive come creare facilmente nuovi percorsi, replicare e modificare i percorsi esistenti, e propagare i percorsi precedentemente disegnate per gli organismi diversi.
L'obiettivo generale di questo protocollo è quello di utilizzare PathWhiz e Internet per creare, replicare e propagare facilmente percorsi biochimici per una varietà di scopi e applicazioni. Questo strumento consente a scienziati, educatori e studenti di creare percorsi biochimici visivamente piacevoli e accurati con un alto livello di dettaglio e complessità biologica. PathWhiz è una galleria pubblica gratuita con migliaia di percorsi e componenti di percorsi, compatibile con praticamente qualsiasi sistema operativo e accessibile ed espandibile da tutti gli utenti.
Inizia caricando la pagina PathWhiz in qualsiasi browser web moderno e facendo clic sul menu Disegna. Fare clic sul pulsante Nuovo percorso per iniziare un nuovo percorso e immettere il nome del percorso da disegnare. Scegli il tipo di percorso dall'elenco a discesa.
Quindi inserisci il nome scientifico dell'organismo nella casella di completamento automatico per cercare l'organismo di interesse, seguito dal nome scientifico della specie e dal nome comune. Seleziona la classificazione delle specie dall'elenco a discesa come Eucariote o Procariote e inserisci l'ID della tassonomia dalla tassonomia NCBI. Fai clic su Crea specie e inserisci una descrizione completa del percorso.
Fare clic su Aggiungi riferimento per aggiungere riferimenti esterni al percorso in base alle esigenze. Quindi, fai clic su Crea percorso. Apparirà una tela a griglia bianca con una barra dei menu grigia.
Fare clic sul collegamento Aggiungi processo e selezionare Aggiungi reazione per aggiungere la prima visualizzazione del processo. Inserisci i reagenti, i prodotti o gli enzimi di interesse nella casella di completamento automatico per cercare le reazioni esistenti. Quindi scorri le reazioni esistenti.
Quando viene trovata la reazione desiderata, selezionala. Seguito dall'inserimento del nome dell'elemento corrispondente nella casella di completamento automatico per selezionare la stechiometria e il tipo di elemento appropriati. Dopo aver aggiunto tutti gli elementi sul lato sinistro della reazione, selezionare la direzione del percorso dall'elenco a discesa e fare clic su Aggiungi elemento destro per aggiungere un prodotto.
Selezionare la stechiometria e il tipo di elemento, come appena dimostrato, per tutti gli elementi sul lato destro della reazione. Quindi fare clic su Aggiungi enzima per aggiungere un enzima alla reazione. Digita il nome dell'enzima nella casella di completamento automatico e seleziona l'enzima appropriato.
Quando tutti gli elementi della reazione sono stati aggiunti, fare clic sul pulsante Crea reazione per salvare la nuova reazione e selezionare l'orientamento desiderato per il rendering iniziale della reazione dagli elenchi a discesa. Quindi fare nuovamente clic sul pulsante Crea reazione. La reazione appena creata verrà visualizzata sull'area di disegno.
Per modificare la reazione in modo appropriato, trascina gli elementi di reazione sull'area di disegno per riposizionarli come desiderato. Quindi fai clic su ciascun elemento per aggiungerlo alla selezione corrente. Quando tutti gli elementi sono stati selezionati, trascinali nell'area appropriata dell'area di disegno e fai nuovamente clic sugli elementi per deselezionarli.
Per accedere a una barra laterale di modifica a comparsa, fai doppio clic su una sostanza chimica e modifica il modello, lo stato biologico, l'indice Z e completa i dettagli della reazione come appropriato. Per modificare le informazioni di un intero processo, fare doppio clic su uno dei relativi elementi. Sotto la barra dei menu secondaria grigia, fai clic sul collegamento Modifica selezionati e seleziona Modifica elemento o Modifica processo a seconda dei casi.
Riposiziona gli elementi sulla tela nelle posizioni desiderate. Seleziona i bordi di reazione di interesse e modificali come appena dimostrato per i composti di reazione e le proteine. Una volta che la prima reazione è stata disegnata come desiderato, fare clic su un prodotto della reazione per selezionarlo.
Quindi, nella scheda Aggiungi processo, selezionare Aggiungi reazione. Al termine del percorso, fare clic sul collegamento Percorso e selezionare Esporta e visualizza. Seleziona l'opzione Colore di sfondo per le immagini per scegliere il blu o il bianco come colore di sfondo per l'immagine e seleziona sì o no per l'opzione Genera anche versione semplificata.
Quindi fare clic su Genera file immagine. Una volta generata l'immagine, fare clic su Mostra nel visualizzatore per generare un'immagine del percorso ad alta risoluzione con collegamento ipertestuale completo nel browser. Per duplicare un percorso esistente, fai clic sul menu Percorsi e inserisci il nome del percorso di interesse nella barra di ricerca.
Individuare il percorso da replicare e fare clic su Replica. Modificare il nome del percorso e immettere una nuova descrizione del percorso, se necessario. Quindi fare clic su Crea percorso per generare il percorso duplicato.
Per visualizzare o scaricare un percorso, accedere al menu Percorsi, individuare il percorso di interesse come appena dimostrato e fare clic su Mostra. Successivamente, fai clic sul pulsante con l'ID PathWhiz desiderato accanto all'etichetta Mostra nel visualizzatore e apri la scheda Download. Quindi fare clic sui collegamenti ipertestuali per scaricare il percorso in vari formati di file.
PathWhiz può essere utilizzato per generare percorsi con vari tipi di contenuti e stili. Comprese le vie metaboliche tradizionali, le malattie e le vie farmacologiche per illustrare gli effetti collaterali e le risposte ai farmaci, nonché le vie di segnalazione delle proteine. I percorsi possono essere riccamente colorati con notevoli dettagli biologici o possono essere convertiti in semplici rappresentazioni in bianco e nero.
Una volta completati, questi percorsi possono essere visualizzati nel visualizzatore interattivo di percorsi, scaricati come immagini o esportati in diversi formati di scambio dati leggibili dalla macchina per ulteriori analisi. Una volta padroneggiato, è possibile generare un percorso standard pronto per Internet in circa 15 minuti. Tuttavia, percorsi più complessi potrebbero richiedere più tempo per essere completati.
Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare che la specie scelta per ogni singola reazione corrisponde sempre alla specie del percorso e confermare che la direzione delle frecce di reazione sia corretta. Seguendo questa procedura, possono essere eseguiti altri metodi, come l'analisi metabolica, per rispondere a ulteriori domande sulla dinamica o sulla quantificazione dei metaboliti di interesse. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo della metabolomica e della biologia per creare migliaia di percorsi pronti per Internet, illustrando una vasta gamma di biochimiche umane, orientali ed E.Coli.
Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come costruire nuovi percorsi, replicare e modificare i percorsi esistenti, nonché propagare percorsi precedentemente disegnati a diversi organismi. Non dimenticare che il blocco di un percorso lo rende non modificabile. Inoltre, tieni presente che puoi scegliere di creare percorsi pubblici o privati, a seconda delle tue preferenze.
Panoramica
PathWhiz è uno strumento online progettato per la creazione e la modifica di percorsi biochimici. Permette agli utenti di generare percorsi visivamente accurati utilizzando una varietà di componenti predefiniti e database.
Componenti Principali dello Studio
Area di Scienza
- Biochimica
- Percorsi biologici
- Visualizzazione dei percorsi
Sfondo
- PathWhiz fornisce una galleria pubblica gratuita di percorsi.
- È compatibile con tutti i sistemi operativi.
- Lo strumento è accessibile a scienziati, educatori e studenti.
- PathWhiz supporta la creazione di percorsi biochimici complessi.
Scopo dello Studio
- Per facilitare la creazione e la replicazione di percorsi biochimici.
- Per consentire agli utenti di propagare i percorsi attraverso diversi organismi.
- Per fornire un'interfaccia user-friendly per la progettazione dei percorsi.
Metodi Utilizzati
- Utilizzo del menu Disegna per creare nuovi percorsi.
- Ricerca di organismi e inserimento di dati scientifici pertinenti.
- Aggiunta di processi e reazioni attraverso una tela interattiva.
- Esportazione dei percorsi in vari formati per ulteriori analisi.
Risultati Principali
- Gli utenti possono creare percorsi in circa 15 minuti.
- I percorsi possono essere riccamente dettagliati o semplificati.
- PathWhiz permette la generazione di immagini ad alta risoluzione.
- È possibile creare e condividere migliaia di percorsi online.
Conclusioni
- PathWhiz è uno strumento versatile per la visualizzazione dei percorsi.
- Supporta applicazioni educative e di ricerca in biochimica.
- Lo strumento migliora la comprensione dei processi metabolici.
Domande Frequenti
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.
