Een Web tool voor het genereren van hoge kwaliteit Machine-leesbaar biologische pathways
February 8th, 2017
PathWhiz is een uitgebreide, online traject tekenprogramma voor het genereren van biochemische en biologische pathways. Het maakt gebruik van publiek toegankelijke databanken en gemakkelijk uit te breiden paletten bestaande uit pre-getekende pathway componenten. Dit protocol beschrijft hoe u nieuwe wegen gemakkelijk op te bouwen, te repliceren en bestaande paden bewerken en verspreiden eerder getekende paden naar verschillende organismen.
Het algemene doel van dit protocol is om PathWhiz en het internet te gebruiken om eenvoudig biochemische paden te creëren, repliceren en verspreiden voor verschillende doeleinden en toepassingen. Deze tool stelt wetenschappers, docenten en studenten in staat om visueel aantrekkelijke en nauwkeurige biochemische paden te maken met een hoog niveau van biologische details en complexiteit. PathWhiz is een gratis openbare galerij met duizenden paden en padonderdelen, die compatibel is met vrijwel elk besturingssysteem en kan worden toegangen en uitgebreid door alle gebruikers.
Begin met het laden van de PathWhiz-pagina in elke moderne webbrowser en klik op het menu Teken. Klik op de knop Nieuw Pad om een nieuw pad te starten en voer de naam van het pad in dat moet worden getekend. Kies het type pad uit de vervolgkeuzelijst.
Voer vervolgens de wetenschappelijke naam van het organisme in het vak voor automatisch aanvullen in om te zoeken naar het organisme van belang, gevolgd door de wetenschappelijke naam van de soort en de gangbare naam. Selecteer de soortclassificatie uit de vervolgkeuzelijst als Eucaryoot of Procaryoot en voer de taxonomie-ID van de NCBI-taxonomie in. Klik op Soort Creëren en voer een uitgebreide beschrijving in voor het pad.
Klik op Referentie Toevoegen om externe referenties toe te voegen aan het pad indien van toepassing. Klik vervolgens op Pad Creëren. Er verschijnt een witte rastercanvas met een grijze menubalk.
Klik op de link Proces Toevoegen en selecteer Reactie Toevoegen om de eerste procesvisualisatie toe te voegen. Voer de reagentia, producten of enzymen van belang in het vak voor automatisch aanvullen in om de bestaande reacties te zoeken. Scroll vervolgens door de bestaande reacties.
Wanneer de gewenste reactie is gevonden, selecteer deze. Gevolgd door het invoeren van de bijbehorende elementnaam in het vak voor automatisch aanvullen om de juiste stoichiometrie en elementtype te selecteren. Nadat alle elementen aan de linkerkant van de reactie zijn toegevoegd, selecteer de richting van het pad uit de vervolgkeuzelijst en klik op Element Rechts Toevoegen om een product toe te voegen.
Selecteer de stoichiometrie en elementtype, zoals zojuist gedemonstreerd, voor alle elementen aan de rechterkant van de reactie. Klik vervolgens op Enzym Toevoegen om een enzym aan de reactie toe te voegen. Typ de naam van het enzym in het vak voor automatisch aanvullen en selecteer het juiste enzym.
Wanneer alle elementen van de reactie zijn toegevoegd, klik op de knop Reactie Creëren om de nieuwe reactie op te slaan en selecteer de gewenste oriëntatie voor de eerste weergave van de reactie uit de vervolgkeuzelijsten. Klik vervolgens opnieuw op de knop Reactie Creëren. De nieuw gecreëerde reactie wordt weergegeven op de tekencanvas.
Om de reactie naar wens te bewerken, sleep de reactie-elementen op de canvas om ze naar wens te herpositioneren. Klik vervolgens eenmaal op elk element om ze toe te voegen aan de huidige selectie. Wanneer alle elementen zijn geselecteerd, sleep ze naar het juiste gebied van de canvas en klik opnieuw op de elementen om ze te deselecteren.
Om een pop-upbewerkingsbalk te openen, dubbelklik op een chemisch product en bewerk de sjabloon, biologische toestand, Z-index en volledige reactiedetails van de reactie naar wens. Om de informatie voor een heel proces te bewerken, dubbelklik op een van de elementen ervan. Onder de grijze secundaire menubalk klikt u op de link Geselecteerde Bewerken en selecteert u Element Bewerken of Proces Bewerken naar wens.
Herpositioneer de elementen op de canvas naar de gewenste posities. Selecteer de reactie-randen van belang en bewerk ze zoals zojuist gedemonstreerd voor de reactie-verbindingen en eiwitten. Zodra de eerste reactie naar wens is getekend, klikt u op een product van de reactie om het te selecteren.
Selecteer vervolgens onder het tabblad Proces Toevoegen de optie Reactie Toevoegen. Wanneer het pad volledig is, klikt u op de link Pad en selecteert u Exporteren en Weergeven. Selecteer de optie Achtergrondkleur voor Afbeeldingen om blauw of wit te kiezen als de achtergrondkleur voor de afbeelding en selecteer ja of nee voor de optie Ook Vereenvoudigde Versie Genereren.
Klik vervolgens op Afbeeldingen Genereren. Wanneer de afbeelding is gegenereerd, klikt u op Tonen in Viewer om een volledig gehyperlinkte, hoge resolutie pad-afbeelding in de browser te genereren. Om een bestaand pad te dupliceren, klikt u op het menu Paden en voert u de naam van het pad van belang in de zoekbalk in.
Loceer het pad dat moet worden gerepliceerd en klik op Repliceren. Bewerk de naam van het pad en voer een nieuwe beschrijving van het pad in naar wens. Klik vervolgens op Pad Creëren om het dubbele pad te genereren.
Om een pad te bekijken of te downloaden, gaat u naar het menu Paden, lokaliseert u het pad van belang zoals zojuist gedemonstreerd en klikt u op Tonen. Klik vervolgens op de knop met de gewenste PathWhiz ID naast de label Tonen in Viewer en opent u het tabblad Downloads. Klik vervolgens op de hyperlinks om het pad in verschillende bestandsindelingen te downloaden.
PathWhiz kan worden gebruikt om paden te genereren met verschillende inhoudstypen en stijlen. Inclusief traditionele metabole paden, ziekte- en medicijnpaden om bijwerkingen en medicijnreacties te illustreren, evenals eiwitsignaleringspaden. De paden kunnen rijk gekleurd zijn met aanzienlijke biologische details of ze kunnen worden geconverteerd naar eenvoudige zwart-wit representaties.
Nadat ze zijn voltooid, kunnen deze paden worden bekeken in de interactieve pad-viewer, worden gedownload als afbeeldingen of worden geëxporteerd in verschillende machine-leesbare gegevensuitwisselingsindelingen voor verdere analyse. Eenmaal onder de knie, is het mogelijk om een standaard internet-ready pad in ongeveer 15 minuten te genereren. Hoewel complexere paden langer kunnen duren om te voltooien.
Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om te onthouden dat de soort die voor elke individuele reactie is gekozen altijd overeenkomt met de pad-soort en om te bevestigen dat de richting van de reactiepijlen correct is. Na dit proces kunnen andere methoden, zoals metabole analyse, worden uitgevoerd om aanvullende vragen over de dynamica of kwantificering van metabolieten van belang te beantwoorden. Na de ont
Overzicht
PathWhiz is een online tool ontworpen voor het maken en bewerken van biochemische paden. Het stelt gebruikers in staat om visueel nauwkeurige paden te genereren met behulp van een verscheidenheid aan vooraf getekende componenten en databases.
Belangrijke studieonderdelen
Wetenschapsgebied
- Biochemie
- Biologische paden
- Padvisualisatie
Achtergrond
- PathWhiz biedt een gratis publieke galerij van paden.
- Het is compatibel met alle besturingssystemen.
- De tool is toegankelijk voor wetenschappers, docenten en studenten.
- PathWhiz ondersteunt het maken van complexe biochemische paden.
Doel van de studie
- Om het maken en repliceren van biochemische paden te vergemakkelijken.
- Om gebruikers in staat te stellen paden over verschillende organismen te verspreiden.
- Om een gebruiksvriendelijke interface voor padontwerp te bieden.
Gebruikte methoden
- Gebruik van het Teken-menu om nieuwe paden te maken.
- Zoeken naar organismen en het invoeren van relevante wetenschappelijke gegevens.
- Toevoegen van processen en reacties via een interactief canvas.
- Exporteren van paden in verschillende formaten voor verdere analyse.
Belangrijkste resultaten
- Gebruikers kunnen paden maken in ongeveer 15 minuten.
- Paden kunnen rijk gedetailleerd of vereenvoudigd zijn.
- PathWhiz maakt de generatie van hoog-resolutie afbeeldingen mogelijk.
- Duizenden paden kunnen worden gemaakt en online gedeeld.
Conclusies
- PathWhiz is een veelzijdige tool voor padvisualisatie.
- Het ondersteunt educatieve en onderzoekstoepassingen in biochemie.
- De tool verbetert het begrip van metabolische processen.
Veelgestelde vragen
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.
