Inherent Dynamics Visualizer, een interactieve toepassing voor het evalueren en visualiseren van outputs van een gene regulatory network inference pipeline

De Inherent Dynamics Visualizer maakt het werken met verschillende inferentiemethoden en het begrijpen van hun resultaten gemakkelijker voor onderzoekers, wat op zijn beurt de versnelde productie van functionele netwerkmodellen mogelijk maakt. Het belangrijkste voordeel van de Inherent Dynamics Visualizer is het visualiseren en verkennen van tussenresultaten voor het informeren van parameters en de inhoud van invoerbestanden van downstream-stappen. De Inherent Dynamics Visualizer vergemakkelijkt het verkennen en begrijpen van resultaten van verschillende inferentietools.

We raden u echter aan de documentatie van elk hulpprogramma te raadplegen om beter te begrijpen hoe parameterkeuzes van invloed zijn op de resultaten. Typ in een nieuw IDP-configuratiebestand dat de knooppuntzoekstap parametriseert, gegevensbestand gelijk aan, annotatiebestand gelijk aan, uitvoerbestand gelijk aan, getalproces gelijk aan en IDVconnectie gelijk aan true op afzonderlijke regels. Typ na het gelijkteken voor gegevensbestand het pad naar en de naam van het betreffende tijdreeksbestand met een komma achter de naam.

Typ voor annotatiebestand het pad naar en de naam van het annotatiebestand. Typ voor uitvoerbestand het pad naar en de naam van de resultatenmap. En voor nummerproces typt u het aantal processen dat de IDP moet gebruiken.

Typ in hetzelfde tekstbestand na de hoofdargumenten de weergegeven volgorde DLxJTK-argumenten tussen vierkante haken punten gelijk aan en DLxJTK-afkap gelijk aan op afzonderlijke regels. Voor perioden, als één tijdreeksgegevensset wordt gebruikt, typt u elke periodelengte gescheiden door komma's na het gelijk aan teken. Typ voor meer dan één tijdreeksgegevensset elke set periodelengtes zoals voorheen, maar plaats vierkante haakjes rond elke set en plaats een komma tussen de verzamelingen.

Typ voor DLxJTK cutoff, na het gelijk aan teken, een geheel getal dat het maximale aantal genen specificeert dat moet worden behouden in het genenlijstbestand dat door De Lichtenburg door JTK-CYCLE wordt uitgevoerd. Voer vervolgens de IDP uit met behulp van het gemaakte configuratiebestand door de aangegeven opdracht met de juiste bestandsnaam in de terminal uit te voeren. Ga in de terminal naar de map met de naam Inherent Dynamics Visualizer en voer de aangegeven opdracht in.

Voer vervolgens in een webbrowser de weergegeven URL in. Klik vervolgens op het tabblad knooppunt zoeken en selecteer de map voor het vinden van knooppunten in het vervolgkeuzemenu. Om de genenlijsttabel uit te breiden of in te korten, klikt u op de pijlen omhoog of omlaag of voert u handmatig een geheel getal tussen één en 50 in het vak naast genexpressie van DLxJTK-gerangschikte genen in.

Klik in de genenlijsttabel op het vakje naast een gen om het genexpressieprofiel en een lijngrafiek te bekijken. Er kunnen meerdere genen worden toegevoegd. Download vervolgens de genenlijst naar het bestandsformaat dat nodig is voor de randzoekstap door op de knop genenlijst downloaden te klikken.

Label in de bewerkbare genannotatietabel een gen als een doelwit, een regulator of beide. Als een gen een regulator is, label het gen dan als een activator, repressor of beide. Klik ten slotte op de knop Annotatiebestand downloaden om het annotatiebestand te downloaden naar het bestandsformaat dat nodig is voor de stap voor het vinden van de rand.

Voer in een nieuw IDP-configuratiebestand dat de randzoekstap parametriseert, voor genenlijstbestand, het pad naar en de naam van het gegenereerde genenlijstbestand in na het gelijk aan teken. Voer voor de randscorekolom PLD of normverlies in om op te geven welke dataframekolom uit de LEM py-uitvoer wordt gebruikt om de randen te filteren. Selecteer vervolgens de randscoredrempel of de getalranden voor de lijst en verwijder de andere.

Als randscoredrempel is geselecteerd, voert u een getal in tussen nul en één. Als Getalranden voor lijst is geselecteerd, voert u een waarde in die gelijk is aan of kleiner is dan het aantal mogelijke randen. Selecteer vervolgens zaaddrempel- of numranden voor zaad en verwijder de andere.

Als de zaaddrempel is geselecteerd, voert u een getal in tussen nul en één. Als getalranden voor zaad is geselecteerd, voert u een waarde in die gelijk is aan of kleiner is dan het aantal mogelijke randen. Voer vervolgens de IDP uit met behulp van het gemaakte configuratiebestand zoals eerder gedemonstreerd.

Schakel randen in of uit de randtabel door op de bijbehorende selectievakjes naast elke rand te klikken om randen toe te voegen aan of te verwijderen uit het seed-netwerk. Klik vervolgens op de knop DSGRN-netwerkspecificatie downloaden om het seed-netwerk in het DSGRN-netwerkspecificatieformaat te downloaden. Nadat u de randen hebt geselecteerd die moeten worden opgenomen in het edge-lijstbestand dat wordt gebruikt in de netwerkbevinding door op de overeenkomstige selectievakjes in de edge-tabel te klikken, klikt u op knooppunt- en randlijsten downloaden om de knooppuntlijst en edge-lijstbestanden te downloaden in het formaat dat vereist is voor hun gebruik bij het vinden van netwerken.

Voer in een nieuw IDP-configuratiebestand dat de netwerkzoekstap parametriseert, voor seed net-bestand, edge-lijstbestand en knooppuntlijstbestand het pad naar en de naam van het seed-netwerkbestand en de edge- en knooppuntlijstbestanden in. Voor bereikbewerkingen typt u twee getallen gescheiden door een komma na het gelijk aan teken. Het eerste en tweede getal zijn respectievelijk het minimum en het maximum aantal toevoegingen of verwijderingen van nodes of edges per netwerk.

Voer voor aantal buren een getal in dat aangeeft hoeveel netwerken moeten worden gevonden in de netwerkzoeking. En voor max params voert u een getal in dat het maximale aantal DSGRN-parameters vertegenwoordigt om een netwerk mogelijk te maken. Voor knooppunt toevoegen, rand toevoegen, knooppunt verwijderen en rand verwijderen, voert u waarden in tussen nul en één na het gelijk aan ondertekenen.

De getallen moeten optellen tot één. Voer vervolgens de IDP uit met behulp van het gemaakte configuratiebestand zoals eerder is gedemonstreerd. Als u een edge-prevalentietabel wilt genereren, selecteert u netwerken met behulp van de volgende twee opties.

Voer voor optie één onder- en bovengrenzen in op queryresultaten door minimum- en maximumwaarden in te voeren in de invoervakken die overeenkomen met de x-as en y-as van de plot. Voor optie twee klikt u op de scatterplot en sleept u deze om een vak rond de op te nemen netwerken te tekenen. Klik na het selecteren of invoeren van invoergrenzen op de knop Edge Prevalence from selected networks (Randprevalentie van geselecteerde netwerken ophalen).

Voer vervolgens een geheel getal in het invoervak voor netwerkindexen in om één netwerk uit de selectie weer te geven. Klik vervolgens op DSGRN-netwerkspecificatie downloaden om het weergavenetwerk in het DSGRN-netwerkspecificatieformaat te downloaden. Gebruik de selectievakjes die overeenkomen met elke rand en selecteer randen die moeten worden opgenomen in het netwerk of motief dat wordt gebruikt voor de gelijkenisanalyse.

Klik vervolgens op verzenden om de gelijkenis scatterplot voor het geselecteerde motief of netwerk te creëren. Als u een netwerk of een set netwerken wilt selecteren, klikt u op de scatterplot en sleept u deze over. Teken een vak rond de op te nemen netwerken om een edge-prevalentietabel te genereren en de netwerken samen met de respectieve queryresultaten te bekijken.

Download de edge-prevalentietabel door op downloadtabel te klikken. Download vervolgens het displaynetwerk voor gelijkenisanalyse door te klikken op DSGRN-netwerkspecificatie downloaden zoals eerder gedemonstreerd. Dit protocol werd toegepast op het kernoscillatorgenregulerend netwerk van de gistcelcyclus.

Resultaten van het achtereenvolgens uitvoeren van elke stap van de IDP zonder de IDV tussen de stappen te gebruiken, worden hier weergegeven. Deze volledig geparametriseerde run van de IDP leverde resultaten op voor het vinden van knooppunten en randen. Toch werden bij netwerkbevinding geen model-toelaatbare netwerken ontdekt.

Een reeks bekende gistcelcyclusregulatoren werd vervolgens geselecteerd uit de Saccharomyces-genoomdatabase en bekende regulerende relaties tussen genen werden geëxtraheerd uit gist gevolgd. De genenlijsttabel werd uitgebreid om het resterende gen in het genregulerende netwerkmodel te vinden en genen werden gedeselecteerd om genen te verwijderen die niet in hetzelfde model werden gevonden. Een nieuw IDP-configuratiebestand werd geparametriseerd voor de edge-zoekstap met de nieuwe genenlijst en het annotatiebestand en de resultaten werden in de IDV geladen.

Randen zonder experimenteel bewijs werden uit het zaadnetwerk verwijderd. Na het creëren van een seed-netwerk dat goed wordt ondersteund door experimenteel bewijs, werden 37 model-toelaatbare netwerken gevonden in de netwerkzoekstap, waarvan er 24 stabiel kunnen oscilleren. Van deze 24 netwerken waren de best presterende twee netwerken die overeenkwamen met de gegevens op 50% van hun stabiel oscillerende modelparameters.

Toen de mogelijkheid werd toegevoegd om randen te verwijderen tijdens het genereren van netwerken, werden 612 netwerken gevonden waarbij 67% van deze netwerken de capaciteit had om stabiel te oscilleren. Interessant is dat 82 netwerken die in staat waren tot stabiele oscillerende dynamica niet in staat waren om dynamica te produceren die vergelijkbaar is met die in de gegevens. En van de 411 netwerken vertoonden er 124 robuuste overeenkomsten met de gegevens.

Biologisch haalbare parameterruimte is onbekend voor DSGRN, maar het opnemen van biologische informatie in knooppunt- en randbevinding helpt netwerkbevinding te beperken tot biologisch redelijke regio's in de ruimte van alle netwerken. ODE-modellering van de netwerken met behulp van parameters uit de edge finding step kan worden uitgevoerd om de functionaliteit van de netwerken in silico verder te testen.