Een Web tool voor het genereren van hoge kwaliteit Machine-leesbaar biologische pathways
8 februari 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 die is ontworpen voor het creëren en bewerken van biochemische pathways. Hiermee kunnen gebruikers visueel accurate pathways genereren met behulp van verschillende vooraf getekende componenten en databases.
Belangrijkste Onderdelen van de Studie
Wetenschappelijk gebied
- Biochemie
- Biologische paden
- Visualisatie van paden
Achtergrond
- PathWhiz biedt een gratis openbare galerij van pathways.
- Het is compatibel met alle besturingssystemen.
- De tool is toegankelijk voor wetenschappers, docenten en studenten.
- PathWhiz ondersteunt het creëren van complexe biochemische pathways.
Doel van de studie
- Om de creatie en replicatie van biochemische routes te vergemakkelijken.
- Om gebruikers in staat te stellen routes over verschillende organismen te propageren.
- Om een gebruiksvriendelijke interface voor het ontwerp van routes te bieden.
Gebruikte methoden
- Het gebruik van het Tekenmenu om nieuwe pathways te creëren.
- Het zoeken naar organismen en het invoeren van relevante wetenschappelijke gegevens.
- Het toevoegen van processen en reacties via een interactief canvas.
- Het exporteren van pathways in diverse formaten voor verdere analyse.
Belangrijkste resultaten
- Gebruikers kunnen in ongeveer 15 minuten pathways creëren.
- Pathways kunnen zeer gedetailleerd of vereenvoudigd worden vormgegeven.
- PathWhiz maakt het mogelijk om afbeeldingen met een hoge resolutie te genereren.
- Duizenden pathways kunnen worden gecreëerd en online gedeeld.
Conclusies
- PathWhiz is een veelzijdige tool voor het visualiseren van pathways.
- Het ondersteunt educatieve en onderzoekstoepassingen binnen de biochemie.
- De tool verbetert het begrip van metabole processen.
Veelgestelde Vragen
Industriële Relevantie voor Managers
PathWhiz stelt biopharma R&D-teams in staat om gestandaardiseerde, machine-leesbare pathway-diagrammen te genereren die target-validatie en mechanistische risicoreductie ondersteunen. Door een publiek toegankelijk, webgebaseerd platform voor het creëren en delen van pathways aan te bieden, versterkt het de crossfunctionele samenwerking en data-integratie binnen discovery-workflows. De compatibiliteit van de tool met formaten zoals BioPAX en SBML faciliteert downstream-analyse en predictieve modellering in vroege stadia van onderzoek.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Ondersteunt het onderzoeken van therapeutische hypothesen door middel van gedetailleerde visualisatie van biochemische interacties en reactienetwerken.
- Operationele waarde: Maakt snelle creatie en iteratie van pad-diagrammen mogelijk om doelmechanismen en de context van het pad te verduidelijken.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Biedt gestandaardiseerde pad-sjablonen die over verschillende soorten kunnen worden gereproduceerd en verspreid voor een consistent assay-ontwerp.
- Operationele waarde: Vergemakkelijkt de assay-gereedheid door de export van paden in machineleesbare formaten mogelijk te maken voor integratie met analytische instrumenten.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Ondersteunt translationele continuïteit door pathways aanpasbaar te maken over verschillende modelsystemen heen met behulp van propagatiefuncties.
- Operationele waarde: Verbetert de reproduceerbaarheid via versiebeheerde, bewerkbare pathway-elementen die gedeeld en hergebruikt kunnen worden door verschillende teams.
Integratie van Pipeline & Workflow
PathWhiz past binnen het ontdekkingscontinuüm door hypothese-gestuurde padconstructie mogelijk te maken, wat bijdraagt aan de selectie van targets en inspanningen voor lead-identificatie.
- Discovery Biology: Helpt bij het verduidelijken van pathways en het biologisch verminderen van risico's door complexe metabole en signaleringsnetwerken te visualiseren.
- Screening: Ondersteunt de ontwikkeling van assays via exporteerbare pathway-diagrammen die de selectie van biomarkers en strategieën voor compound-screening sturen.
- Analytics: Genereert machine-leesbare outputs (bijv. SBML, BioPAX) die kwantitatieve analyse en simulatie van pathway-dynamiek mogelijk maken.
- Translationeel onderzoek: Bevordert cross-species pathway-propagatie om preklinische modellen af te stemmen op de menselijke biologie.
- Enterprise-hergebruik: Fungeert als een herbruikbare kennisbank waarin pathways over projecten heen kunnen worden gerepliceerd, bewerkt en verder ontwikkeld.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen door ambiguïteit in de context van doelpaden en interactienetwerken te verminderen.
- Operationele waarde: Bevordert standaardisatie en reproduceerbaarheid via gedeelde, bewerkbare padcomponenten en versiebeheer.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door het mechanistische begrip te vergroten en biologische onzekerheid te verminderen.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering mogelijk door een duidelijkere visualisatie van ziekte-relevante paden en off-target effecten.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist bekendheid met biochemische nomenclatuur en best practices voor pathway-curatie.
- Afhankelijk van toegang tot een webbrowser en internetverbinding voor volledige functionaliteit.
- Vereist overeenstemming tussen teams over conventies voor pathway-benaming, annotatie en styling.
- Omvat de overweging van soortspecifieke elementen bij het propageren van pathways over organismen heen.
- Beperkt door de volledigheid van de openbare pathway-bibliotheek voor niche- of nieuwe biologische processen.
