Inherent Dynamics Visualizer, interaktywna aplikacja do oceny i wizualizacji wyników z potoku wnioskowania o sieci regulacji genów

Inherent Dynamics Visualizer ułatwia badaczom pracę z kilkoma metodami wnioskowania i zrozumienie ich wyników, co z kolei pozwala na przyspieszone tworzenie funkcjonalnych modeli sieciowych. Główną zaletą Inherent Dynamics Visualizer jest wizualizacja i eksplorowanie wyników pośrednich w celu informowania o parametrach i zawartości plików wejściowych dalszych kroków. Inherent Dynamics Visualizer ułatwia eksplorację i zrozumienie wyników z kilku narzędzi wnioskowania.

Zalecamy jednak zapoznanie się z dokumentacją każdego narzędzia, aby lepiej zrozumieć, jak wybrane parametry wpływają na wyniki. W nowym pliku konfiguracyjnym IDP, który parametryzuje krok znajdowania węzłów, wpisz plik danych równy, plik adnotacji równy, plik wyjściowy równy, proces liczbowy równy i IDVconnection równy true w poszczególnych wierszach. Po znaku równości dla pliku danych wpisz ścieżkę i nazwę odpowiedniego pliku szeregów czasowych z przecinkiem po nazwie.

W polu Plik adnotacji wpisz ścieżkę i nazwę pliku adnotacji. W polu Plik wyjściowy wpisz ścieżkę i nazwę folderu wyników. W polu Proces numeryczny wpisz liczbę procesów, które powinny być używane przez dostawcę tożsamości.

W tym samym pliku tekstowym po głównych argumentach wpisz w przedstawionej kolejności argumenty DLxJTK w nawiasach kwadratowych kropki równe i odcięcie DLxJTK równe w poszczególnych wierszach. W przypadku okresów, jeśli jest używany jeden zestaw danych szeregów czasowych, wpisz każdą długość okresu oddzieloną przecinkami po znaku równości. W przypadku więcej niż jednego zestawu danych szeregów czasowych wpisz każdy zestaw długości okresu, tak jak poprzednio, ale umieść nawiasy kwadratowe wokół każdego zestawu i umieść przecinek między zestawami.

W przypadku odcięcia DLxJTK, po znaku równości, wpisz liczbę całkowitą określającą maksymalną liczbę genów, które mają zostać zachowane w pliku listy genów wyprowadzonym przez De Lichtenburg przez JTK-CYCLE. Następnie uruchom IDP przy użyciu utworzonego pliku konfiguracyjnego, uruchamiając wskazane polecenie o odpowiedniej nazwie pliku w terminalu. W terminalu przejdź do katalogu o nazwie Inherent Dynamics Visualizer i wprowadź wskazane polecenie.

Następnie w przeglądarce internetowej wprowadź wyświetlony adres URL. Następnie kliknij kartę wyszukiwania węzłów i wybierz z menu rozwijanego interesujący Cię folder wyszukiwania węzłów. Aby rozszerzyć lub skrócić tabelę z listą genów, kliknij strzałkę w górę lub w dół lub ręcznie wprowadź liczbę całkowitą z zakresu od jednego do 50 w polu obok ekspresji genów genów uszeregowanych DLxJTK.

W tabeli z listą genów kliknij pole obok genu, aby wyświetlić jego profil ekspresji genów i wykres liniowy. Można dodać wiele genów. Następnie pobierz listę genów do formatu pliku potrzebnego do znalezienia krawędzi, klikając przycisk Pobierz listę genów.

W edytowalnej tabeli adnotacji genów oznacz gen jako cel, regulator lub oba te elementy. Jeśli gen jest regulatorem, oznacz go jako aktywator, represor lub jedno i drugie. Na koniec kliknij przycisk Pobierz plik adnotacji, aby pobrać plik adnotacji w formacie wymaganym do kroku wyszukiwania krawędzi.

W nowym pliku konfiguracyjnym IDP, który parametryzuje krok znajdowania krawędzi, w polu plik listy genów wprowadź ścieżkę i nazwę wygenerowanego pliku listy genów po znaku równości. W polu kolumna oceny krawędzi wprowadź PLD lub stratę normy, aby określić, która kolumna ramki danych z danych wyjściowych LEM py jest używana do filtrowania krawędzi. Następnie wybierz próg oceny krawędzi lub liczbę krawędzi dla listy i usuń drugą.

Jeśli wybrano próg punktacji krawędzi, wprowadź liczbę z zakresu od zera do jednego. Jeśli wybrano opcję liczba krawędzi dla listy, wprowadź wartość równą lub mniejszą niż liczba możliwych krawędzi. Następnie wybierz próg inicjowania lub liczbę krawędzi dla inicjatora i usuń pozostałe.

Jeśli wybrano próg inicjacyjny, wprowadź liczbę z zakresu od zera do jednego. Jeśli wybrano opcję Liczba krawędzi dla rzutnika, wprowadź wartość równą lub mniejszą niż liczba możliwych krawędzi. Następnie uruchom dostawcę tożsamości przy użyciu utworzonego pliku konfiguracyjnego, jak pokazano wcześniej.

Zaznacz lub usuń zaznaczenie krawędzi z tabeli krawędzi, klikając odpowiednie pola wyboru obok każdej krawędzi, aby dodać lub usunąć krawędzie z sieci źródłowej. Następnie kliknij przycisk pobierz specyfikację sieci DSGRN, aby pobrać sieć źródłową w formacie specyfikacji sieci DSGRN. Po wybraniu krawędzi, które mają zostać uwzględnione w pliku listy krawędzi używanym w wyszukiwaniu sieci, klikając odpowiednie pola wyboru w tabeli krawędzi, kliknij pobierz listy węzłów i krawędzi, aby pobrać listę węzłów i pliki listy krawędzi w formacie wymaganym do ich użycia w wyszukiwaniu sieci.

W nowym pliku konfiguracyjnym IDP, który parametryzuje krok wyszukiwania sieci, dla pliku sieci początkowej, pliku listy krawędzi i pliku listy węzłów wprowadź ścieżkę i nazwę pliku sieci źródłowej oraz plików listy krawędzi i węzłów. W przypadku operacji na zakresie wpisz dwie liczby oddzielone przecinkiem po znaku równości. Pierwsza i druga liczba to odpowiednio minimalna i maksymalna liczba dodawania lub usuwania węzłów lub krawędzi na sieć.

W polu liczba sąsiadów wprowadź liczbę określającą liczbę sieci do znalezienia w wyszukiwaniu sieci. W polu Maksymalna liczba parametrów wprowadź liczbę reprezentującą maksymalną liczbę parametrów DSGRN, które są dozwolone dla sieci. W polu dodaj węzeł, dodaj krawędź, usuń węzeł i usuń krawędź wprowadź wartości z zakresu od zera do jednego po znaku równości.

Liczby muszą sumować się do jednego. Następnie uruchom dostawcę tożsamości przy użyciu utworzonego pliku konfiguracyjnego, jak pokazano wcześniej. Aby wygenerować tabelę rozpowszechnienia krawędzi, wybierz sieci, korzystając z następujących dwóch opcji.

W przypadku opcji pierwszej wprowadź dolną i górną granicę wyników zapytania, wprowadzając wartości minimalne i maksymalne w polach wejściowych odpowiadających osiom x i y wykresu. W przypadku opcji drugiej kliknij i przeciągnij nad wykresem rozrzutu, aby narysować ramkę wokół sieci, które mają zostać uwzględnione. Po wybraniu lub wprowadzeniu granic wejściowych kliknij przycisk Pobierz rozpowszechnienie krawędzi z wybranych sieci.

Następnie wprowadź liczbę całkowitą w polu wejściowym indeksu sieci, aby wyświetlić pojedynczą sieć z wyboru. Następnie kliknij pobierz specyfikację sieci DSGRN, aby pobrać sieć wyświetlania w formacie specyfikacji sieci DSGRN. Korzystając z pól wyboru odpowiadających każdej krawędzi, wybierz krawędzie, które mają zostać uwzględnione w sieci lub motywie użytym do analizy podobieństwa.

Następnie kliknij Prześlij, aby utworzyć wykres rozrzutu podobieństwa dla wybranego motywu lub sieci. Aby wybrać sieć lub zestaw sieci, kliknij i przeciągnij wskaźnik rozrzutu nad wykresem rozrzutu. Narysuj ramkę wokół sieci, które mają zostać uwzględnione, aby wygenerować tabelę rozpowszechnienia krawędzi i wyświetlić sieci wraz z odpowiednimi wynikami zapytania.

Pobierz tabelę rozpowszechnienia krawędzi, klikając pobierz tabelę. Następnie pobierz sieć wyświetlającą w celu analizy podobieństwa, klikając pobierz specyfikację sieci DSGRN, jak pokazano wcześniej. Protokół ten został zastosowany do sieci regulacyjnej genu oscylatora rdzenia cyklu komórkowego drożdży.

W tym miejscu przedstawiono wyniki uruchamiania każdego kroku IDP po kolei bez użycia IDV między krokami. Ten w pełni sparametryzowany przebieg IDP wygenerował wyniki wyszukiwania węzłów i krawędzi. Jednak podczas wyszukiwania sieci nie wykryto żadnych modeli dopuszczalnych sieci.

Następnie wybrano zestaw znanych regulatorów cyklu komórkowego drożdży z bazy danych genomu Saccharomyces, a ze śledzonych drożdży wyekstrahowano znane zależności regulacyjne między genami. Tabela listy genów została rozszerzona w celu znalezienia pozostałego genu w modelu sieci regulacyjnej genów, a geny zostały odselekcjonowane w celu usunięcia genów, których nie znaleziono w tym samym modelu. Nowy plik konfiguracyjny IDP został sparametryzowany dla kroku wyszukiwania krawędzi z nową listą genów i plikiem adnotacji, a wyniki zostały załadowane do IDV.

Krawędzie bez dowodów eksperymentalnych zostały usunięte z sieci zasiewowej. Po stworzeniu sieci zalążkowej dobrze popartej dowodami eksperymentalnymi, na etapie znajdowania sieci znaleziono 37 modeli dopuszczalnych sieci, z których 24 mogą stabilnie oscylować. Spośród tych 24 sieci najlepsze wyniki osiągnęły dwie sieci, które dopasowały dane przy 50% swoich stabilnie oscylujących parametrów modelu.

Po dodaniu możliwości usuwania krawędzi podczas generowania sieci stwierdzono 612 sieci, z których 67% miało zdolność do stabilnych oscylacji. Co ciekawe, 82 sieci zdolne do stabilnej dynamiki oscylacyjnej nie były w stanie wytworzyć dynamiki podobnej do tej obserwowanej w danych. Spośród 411 sieci, 124 wykazały solidne dopasowania do danych.

Biologicznie wykonalna przestrzeń parametrów jest nieznana DSGRN, ale włączenie informacji biologicznej do wyszukiwania węzłów i krawędzi pomaga ograniczyć znajdowanie sieci do biologicznie uzasadnionych regionów w przestrzeni wszystkich sieci. Modelowanie sieci ODE przy użyciu parametrów z etapu znajdowania krawędzi może być przeprowadzone w celu dalszego testowania funkcjonalności sieci in silico.