Inherent Dynamics Visualizer, un'applicazione interattiva per la valutazione e la visualizzazione di output da una pipeline di inferenza di rete di regolazione genica

L'Inherent Dynamics Visualizer rende più facile per i ricercatori lavorare con diversi metodi di inferenza e comprenderne i risultati, il che a sua volta consente la produzione accelerata di modelli di rete funzionali. Il vantaggio principale di Inherent Dynamics Visualizer è la visualizzazione e l'esplorazione di risultati intermedi per informare i parametri e il contenuto del file di input dei passaggi a valle. L'Inherent Dynamics Visualizer facilita l'esplorazione e la comprensione dei risultati da diversi strumenti di inferenza.

Tuttavia, si consiglia di fare riferimento alla documentazione di ogni strumento per comprendere meglio in che modo le scelte dei parametri influiscono sui risultati. In un nuovo file di configurazione IDP che parametrizza il passaggio di ricerca del nodo, digitare file di dati uguale a, file di annotazione uguale a, file di output uguale a, processo numerico uguale a e IDVconnection uguale a true su singole righe. Dopo il segno uguale per il file di dati, digitare il percorso e il nome del rispettivo file di serie temporali con una virgola dopo il nome.

Per il file di annotazione, digitare il percorso e il nome del file di annotazione. Per il file di output, digitare il percorso e il nome della cartella dei risultati. E per il processo numerico, digitare il numero di processi che l'IDP dovrebbe utilizzare.

Nello stesso file di testo dopo gli argomenti principali, digitare nell'ordine presentato gli argomenti DLxJTK tra parentesi quadre in periodi tra parentesi quadre uguali a e cutoff DLxJTK uguale a su singole righe. Per i punti, se viene utilizzato un set di dati di serie temporali, digitare ogni lunghezza di punto separata da virgole dopo il segno uguale a. Per più set di dati di serie temporali, digitare ogni set di lunghezze di periodo come in precedenza, ma posizionare le parentesi quadre attorno a ciascun set e posizionare una virgola tra i set.

Per il cutoff DLxJTK, dopo il segno uguale a, digitare un numero intero specificando il numero massimo di geni da conservare nel file dell'elenco dei geni estratto da De Lichtenburg da JTK-CYCLE. Quindi, eseguire l'IDP utilizzando il file di configurazione creato eseguendo il comando indicato con il nome file appropriato nel terminale. Nel terminale, passare alla directory denominata Inherent Dynamics Visualizer e immettere il comando indicato.

Quindi, in un browser Web, inserisci l'URL visualizzato. Quindi, fai clic sulla scheda di ricerca del nodo e seleziona la cartella di ricerca del nodo di interesse dal menu a discesa. Per estendere o accorciare la tabella dell'elenco dei geni, fare clic sulle frecce su o giù o inserire manualmente un numero intero compreso tra uno e 50 nella casella accanto all'espressione genica dei geni classificati DLxJTK.

Nella tabella dell'elenco dei geni, fare clic sulla casella accanto a un gene per visualizzarne il profilo di espressione genica e un grafico a linee. È possibile aggiungere più geni. Quindi scarica l'elenco dei geni nel formato di file necessario per il passaggio di ricerca del bordo facendo clic sul pulsante di download dell'elenco dei geni.

Nella tabella di annotazione del gene modificabile, etichettare un gene come bersaglio, regolatore o entrambi. Se un gene è un regolatore, etichettare il gene come attivatore, repressore o entrambi. Infine, fai clic sul pulsante Scarica file di annotazione per scaricare il file di annotazione nel formato di file necessario per il passaggio di ricerca dei bordi.

In un nuovo file di configurazione IDP che parametrizza il passaggio di ricerca del bordo, per il file dell'elenco dei geni, immettere il percorso e il nome del file dell'elenco dei geni generato dopo il segno uguale. Per la colonna del punteggio del bordo, immettete PLD o perdita di norma per specificare quale colonna di fotogramma di dati dall'output LEM py viene utilizzata per filtrare i bordi. Quindi, selezionate la soglia del punteggio del bordo o i bordi numerici per l'elenco ed eliminate l'altro.

Se è stata selezionata la soglia del punteggio di bordo, immettere un numero compreso tra zero e uno. Se è stato selezionato num bordi per l'elenco, immettete un valore uguale o inferiore al numero di spigoli possibili. Quindi selezionate la soglia di inizializzazione o gli spigoli numerici per il seme ed eliminate l'altro.

Se è stata selezionata la soglia di inizializzazione, immettere un numero compreso tra zero e uno. Se è stato selezionato num spigoli per il seme, immettete un valore uguale o inferiore al numero di spigoli possibili. Quindi, eseguire l'IDP utilizzando il file di configurazione creato come illustrato in precedenza.

Selezionate o deselezionate gli spigoli dalla tabella dei bordi facendo clic sulle caselle di controllo corrispondenti adiacenti a ciascun spigolo per aggiungere o rimuovere spigoli dalla rete di inizializzazione. Quindi fare clic sul pulsante Scarica specifica di rete DSGRN per scaricare la rete seed nel formato della specifica di rete DSGRN. Dopo aver selezionato i bordi da includere nel file dell'elenco dei bordi utilizzato nella ricerca della rete facendo clic sulle caselle di controllo corrispondenti dalla tabella dei bordi, fare clic sugli elenchi dei nodi e dei bordi di download per scaricare l'elenco dei nodi e i file dell'elenco dei bordi nel formato richiesto per il loro utilizzo nella ricerca di rete.

In un nuovo file di configurazione IDP che parametrizza il passaggio di ricerca della rete, per il file di rete di inizializzazione, il file di elenco dei bordi e il file di elenco dei nodi, immettere il percorso e il nome del file di rete di inizializzazione e dei file di elenco di bordi e nodi. Per le operazioni di intervallo, digitare due numeri separati da una virgola dopo il segno di uguale. Il primo e il secondo numero sono rispettivamente il numero minimo e il numero massimo di aggiunta o rimozione di nodi o bordi per rete.

Per i vicini num, immettere un numero che rappresenti il numero di reti da trovare nella ricerca di rete. E per i parametri massimi, immettere un numero che rappresenti il numero massimo di parametri DSGRN per consentire una rete. Per aggiungere nodo, aggiungere bordo, rimuovere nodo e rimuovere bordo, immettere valori compresi tra zero e uno dopo il segno uguale.

I numeri devono sommarsi a uno. Quindi eseguire l'IDP utilizzando il file di configurazione creato come illustrato in precedenza. Per generare una tabella di prevalenza perimetrale, selezionare le reti utilizzando le due opzioni seguenti.

Per l'opzione uno, immettere i limiti inferiore e superiore sui risultati della query immettendo i valori minimo e massimo nelle caselle di input corrispondenti all'asse x e all'asse y del plottaggio. Per l'opzione due, fare clic e trascinare sul grafico a dispersione per disegnare una casella attorno alle reti da includere. Dopo la selezione o l'immissione dei limiti di input, fare clic sul pulsante Ottieni prevalenza edge dalle reti selezionate.

Quindi, immettere un numero intero nella casella di input dell'indice di rete per visualizzare una singola rete dalla selezione. Quindi fare clic su Scarica specifica di rete DSGRN per scaricare la rete di visualizzazione nel formato delle specifiche di rete DSGRN. Utilizzando le caselle di controllo corrispondenti a ciascun bordo, selezionare i bordi da includere nella rete o il motivo utilizzato per l'analisi della somiglianza.

Quindi fare clic su Invia per creare lo scatterplot di somiglianza per il motivo o la rete selezionati. Per selezionare una rete o un insieme di reti, fare clic e trascinare sul grafico a dispersione. Disegna una casella intorno alle reti da includere per generare una tabella di prevalenza edge e per visualizzare le reti insieme ai rispettivi risultati delle query.

Scaricare la tabella della prevalenza dei bordi facendo clic su Scarica tabella. Quindi scaricare la rete di visualizzazione per l'analisi della somiglianza facendo clic su scarica la specifica di rete DSGRN come dimostrato in precedenza. Questo protocollo è stato applicato alla rete di regolazione genica dell'oscillatore principale del ciclo cellulare del lievito.

I risultati dell'esecuzione di ogni passaggio dell'IDP consecutivamente senza utilizzare l'IDV tra i passaggi sono mostrati qui. Questa esecuzione completamente parametrizzata dell'IDP ha prodotto risultati per la ricerca di nodi e bordi. Tuttavia, nella ricerca di reti, non sono state scoperte reti ammissibili modello.

Una serie di regolatori noti del ciclo cellulare del lievito è stata quindi selezionata dal database del genoma di Saccharomyces e le relazioni regolatorie note tra i geni sono state estratte dal lievito tracciato. La tabella dell'elenco dei geni è stata estesa per trovare il gene rimanente nel modello di rete di regolazione genica e i geni sono stati deselezionati per rimuovere i geni non trovati nello stesso modello. Un nuovo file di configurazione IDP è stato parametrizzato per la fase di ricerca del bordo con il nuovo elenco di geni e il file di annotazione e i risultati sono stati caricati nell'IDV.

I bordi senza prove sperimentali sono stati rimossi dalla rete di semi. Dopo aver creato una rete di semi ben supportata da prove sperimentali, sono state trovate 37 reti ammissibili modello nella fase di ricerca della rete, di cui 24 possono oscillare stabilmente. Di queste 24 reti, le migliori sono state due reti che hanno abbinato i dati al 50% dei loro parametri di modello stabilmente oscillanti.

Quando è stata aggiunta la possibilità di rimuovere i bordi durante la generazione della rete, sono state trovate 612 reti con il 67% di queste reti che hanno la capacità di oscillare stabilmente. È interessante notare che 82 reti in grado di dinamica oscillatoria stabile non erano in grado di produrre dinamiche simili a quelle osservate nei dati. E delle 411 reti, 124 hanno mostrato solide corrispondenze con i dati.

Lo spazio dei parametri biologicamente fattibile è sconosciuto a DSGRN, ma incorporare informazioni biologiche nella ricerca di nodi e bordi aiuta a limitare la ricerca di reti a regioni biologicamente ragionevoli nello spazio di tutte le reti. La modellazione ODE delle reti utilizzando i parametri della fase di edge finding può essere eseguita per testare ulteriormente la funzionalità delle reti in silico.