A ferramenta Web para caminhos biológicos que gera alta qualidade de leitura mecânica
8 de fevereiro de 2017
PathWhiz é uma ferramenta de desenho abrangente, via on-line para gerar caminhos bioquímicos e biológicos. Ele usa bases de dados acessíveis ao público e facilmente paletas expansíveis que consistem em componentes pré-desenhados via. Este protocolo descreve como construir facilmente novos caminhos, replicar e editar percursos existentes, e propagar percursos previamente elaborados a diferentes organismos.
O objetivo geral deste protocolo é usar o PathWhiz e a Internet para criar, replicar e propagar facilmente vias bioquímicas para uma variedade de propósitos e aplicações. Essa ferramenta permite que cientistas, educadores e estudantes criem caminhos bioquímicos visualmente agradáveis e precisos com um alto nível de detalhes e complexidade biológica. PathWhiz é uma galeria pública gratuita com milhares de caminhos e componentes de caminhos, que é compatível com essencialmente qualquer sistema operacional e pode ser acessada e expandida por todos os usuários.
Comece carregando a página PathWhiz em qualquer navegador moderno e clicando no menu Desenhar. Clique no botão Novo caminho para iniciar um novo caminho e digite o nome do caminho a ser desenhado. Escolha o tipo de caminho na lista suspensa.
Em seguida, digite o nome científico do organismo na caixa de preenchimento automático para pesquisar o organismo de interesse, seguido do nome científico da espécie e do nome comum. Selecione a classificação da espécie na lista suspensa como Eucarionte ou Procaryote e insira o ID da taxonomia da taxonomia do NCBI. Clique em Criar Espécie e insira uma descrição abrangente para o caminho.
Clique em Adicionar referência para adicionar referências externas ao caminho, conforme apropriado. Em seguida, clique em Criar caminho. Uma tela em grade branca aparecerá com uma barra de menu cinza.
Clique no link Adicionar Processo e selecione Adicionar Reação para adicionar a primeira visualização do processo. Insira os reagentes, produtos ou enzimas de interesse na caixa de preenchimento automático para pesquisar as reações existentes. Em seguida, percorra as reações existentes.
Quando a reação desejada for encontrada, selecione-a. Seguido pela entrada do nome do elemento correspondente na caixa de preenchimento automático para selecionar a estequiometria e o tipo de elemento apropriados. Depois que todos os elementos do lado esquerdo da reação forem adicionados, selecione a direção do caminho na lista suspensa e clique em Adicionar elemento direito para adicionar um produto.
Selecione a estequiometria e o tipo de elemento, como acabamos de demonstrar, para todos os elementos no lado direito da reação. Em seguida, clique em Adicionar enzima para adicionar uma enzima à reação. Digite o nome da enzima na caixa de preenchimento automático e selecione a enzima apropriada.
Quando todos os elementos da reação tiverem sido adicionados, clique no botão Criar reação para salvar a nova reação e selecione a orientação desejada para a renderização inicial da reação nas listas suspensas. Em seguida, clique no botão Criar reação novamente. A reação recém-criada será exibida na tela de desenho.
Para editar a reação conforme apropriado, arraste os elementos da reação na tela para reposicioná-los conforme desejado. Em seguida, clique uma vez em cada elemento para adicioná-los à seleção atual. Quando todos os elementos tiverem sido selecionados, arraste-os para a área apropriada da tela e clique nos elementos novamente para desmarcá-los.
Para acessar uma barra lateral de edição pop-up, clique duas vezes em um produto químico e edite o modelo, o estado biológico, o índice Z e os detalhes completos da reação conforme apropriado. Para editar as informações de um processo inteiro, clique duas vezes em qualquer um de seus elementos. Na barra de menu secundária cinza, clique no link Editar selecionados e selecione Editar elemento ou Editar processo, conforme apropriado.
Reposicione os elementos na tela nas posições desejadas. Selecione as bordas de reação de interesse e edite-as conforme demonstrado para os compostos e proteínas da reação. Depois que a primeira reação for desenhada conforme desejado, clique em um produto da reação para selecioná-lo.
Em seguida, na guia Adicionar processo, selecione Adicionar reação. Quando o caminho estiver concluído, clique no link Caminho e selecione Exportar e Exibir. Selecione a opção Cor de fundo para imagens para escolher azul ou branco como a cor de fundo da imagem e selecione sim ou não para a opção Também gerar versão simplificada.
Em seguida, clique em Gerar arquivos de imagem. Quando a imagem for gerada, clique em Mostrar no Visualizador para gerar uma imagem de caminho de alta resolução com hiperlink completo no navegador. Para duplicar um caminho existente, clique no menu Caminhos e digite o nome do caminho de interesse na barra de pesquisa.
Localize o caminho a ser replicado e clique em Replicar. Edite o nome do caminho e insira uma nova descrição do caminho, conforme apropriado. Em seguida, clique em Criar caminho para gerar o caminho duplicado.
Para visualizar ou baixar um caminho, entre no menu Caminhos, localize o caminho de interesse conforme demonstrado e clique em Mostrar. Em seguida, clique no botão com o ID PathWhiz desejado ao lado do rótulo Mostrar no visualizador e abra a guia Downloads. Em seguida, clique nos hiperlinks para baixar o caminho em vários formatos de arquivo.
O PathWhiz pode ser usado para gerar caminhos com vários tipos e estilos de conteúdo. Incluindo vias metabólicas tradicionais, vias de doenças e medicamentos para ilustrar efeitos colaterais e respostas a medicamentos, bem como vias de sinalização de proteínas. Os caminhos podem ser ricamente coloridos com detalhes biológicos consideráveis ou podem ser convertidos em simples representações em preto e branco.
Uma vez concluídos, esses caminhos podem ser visualizados no visualizador de caminhos interativo, baixados como imagens ou exportados em vários formatos diferentes de troca de dados legíveis por máquina para análise posterior. Uma vez dominado, é possível gerar um caminho padrão pronto para a Internet em cerca de 15 minutos. No entanto, caminhos mais complexos podem levar mais tempo para serem concluídos.
Ao tentar este procedimento, é importante lembrar que as espécies escolhidas para cada reação individual sempre correspondem às espécies da via e confirmar se a direção das setas de reação está correta. Após este procedimento, outros métodos, como a análise metabólica, podem ser realizados para responder a perguntas adicionais sobre a dinâmica ou quantificação de metabólitos de interesse. Após seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisadores no campo da metabolômica e biologia criarem milhares de caminhos prontos para a Internet, ilustrando uma ampla gama de bioquímicas humanas, orientais e E.Coli.
Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como construir novos caminhos, replicar e editar caminhos existentes, bem como propagar caminhos previamente desenhados para diferentes organismos. Não se esqueça de que bloquear um caminho o torna não editável. Além disso, esteja ciente de que você pode optar por criar caminhos públicos ou privados, dependendo de sua preferência.
Visão Geral
O PathWhiz é uma ferramenta online projetada para criar e editar vias bioquímicas. Ela permite aos usuários gerar vias visualmente precisas utilizando uma variedade de componentes pré-desenhados e bancos de dados.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Bioquímica
- Vias biológicas
- Visualização de vias
Contexto
- O PathWhiz fornece uma galeria pública gratuita de vias metabólicas.
- É compatível com todos os sistemas operacionais.
- A ferramenta está acessível para cientistas, educadores e estudantes.
- O PathWhiz oferece suporte à criação de vias bioquímicas complexas.
Objetivo do Estudo
- Facilitar a criação e replicação de vias bioquímicas.
- Permitir aos usuários propagar vias em diferentes organismos.
- Fornecer uma interface amigável para o design de vias.
Métodos Utilizados
- Utilizar o menu Desenhar para criar novos caminhos metabólicos.
- Buscar organismos e inserir dados científicos relevantes.
- Adicionar processos e reações por meio de uma tela interativa.
- Exportar caminhos metabólicos em diversos formatos para análises posteriores.
Resultados Principais
- Os usuários podem criar vias em cerca de 15 minutos.
- As vias podem ser ricamente detalhadas ou simplificadas.
- O PathWhiz permite a geração de imagens de alta resolução.
- Milhares de vias podem ser criadas e compartilhadas online.
Conclusões
- O PathWhiz é uma ferramenta versátil para visualização de vias metabólicas.
- Ele oferece suporte a aplicações educacionais e de pesquisa em bioquímica.
- A ferramenta aprimora a compreensão dos processos metabólicos.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
O PathWhiz permite que equipes de P&D biofarmacêuticas gerem diagramas padronizados de vias metabólicas, legíveis por máquina, que apoiam a validação de alvos e a redução de riscos mecanicistas. Ao fornecer uma plataforma web de acesso público para criação e compartilhamento de vias, ele aprimora a colaboração multifuncional e a integração de dados em todo os fluxos de trabalho de descoberta. A compatibilidade da ferramenta com formatos como BioPAX e SBML facilita a análise posterior e a modelagem preditiva em pesquisas de estágio inicial.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Apoia a investigação de hipóteses terapêuticas por meio da visualização detalhada de interações bioquímicas e redes de reações.
- Valor Operacional: Permite a criação e iteração rápidas de diagramas de vias para esclarecer mecanismos-alvo e o contexto das vias.
Desenvolvimento de Triagem e Ensaio
- Valor Científico: Fornece modelos padronizados de vias que podem ser replicados e propagados entre espécies para um design consistente de ensaios.
- Valor Operacional: Facilita a preparação de ensaios ao permitir a exportação de vias em formatos legíveis por máquina para integração com ferramentas analíticas.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Valor Científico: Apoia a continuidade translacional ao permitir que vias sejam adaptadas entre sistemas modelo utilizando recursos de propagação.
- Valor Operacional: Melhora a reprodutibilidade por meio de elementos de vias controlados por versão, editáveis e que podem ser compartilhados e reutilizados entre equipes.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O PathWhiz se insere no continuum de descoberta ao permitir a construção de vias hipótese-dirigida, que orienta os esforços de seleção de alvos e identificação de compostos líderes.
- Biologia da Descoberta: Auxilia na clarificação de vias e na redução de riscos biológicos por meio da visualização de redes metabólicas e de sinalização complexas.
- Triagem: Apoia o desenvolvimento de ensaios por meio de diagramas de vias exportáveis que orientam a seleção de biomarcadores e estratégias de triagem de compostos.
- Análises: Gera saídas legíveis por máquina (por exemplo, SBML, BioPAX) que permitem análise quantitativa e simulação da dinâmica das vias.
- Pesquisa Translacional: Promove a propagação de vias entre espécies para alinhar modelos pré-clínicos com a biologia humana.
- Reutilização Corporativa: Funciona como uma base de conhecimento reutilizável na qual vias podem ser replicadas, editadas e aprimoradas em diferentes projetos.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva ao reduzir a ambiguidade no contexto da via-alvo e nas redes de interação.
- Valor Operacional: Promove a padronização e reprodutibilidade por meio de componentes de vias compartilhados e editáveis, com controle de versão.
- Valor Estratégico: Melhora as decisões de prosseguir ou não prosseguir ao aprimorar a compreensão mecanicista e reduzir a incerteza biológica.
- Impacto na Carteira: Permite a priorização ajustada ao risco por meio de uma visualização mais clara de vias relevantes para a doença e efeitos fora do alvo.
Considerações de Implementação
- Exige familiaridade com a nomenclatura bioquímica e as melhores práticas de curadoria de vias metabólicas.
- Depende do acesso a navegador web e conectividade à internet para funcionalidade completa.
- Necessita de acordo entre equipes sobre convenções de nomenclatura, anotação e estilo das vias.
- Envolve a consideração de elementos específicos da espécie ao propagar vias entre organismos.
- Limitado pela completude da biblioteca pública de vias para processos biológicos específicos ou novos.
