A ferramenta Web para caminhos biológicos que gera alta qualidade de leitura mecânica
February 8th, 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. Ele permite que os usuários criem vias visualmente precisas usando 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.
- É compatível com todos os sistemas operacionais.
- A ferramenta é acessível para cientistas, educadores e estudantes.
- O PathWhiz suporta a criação de vias bioquímicas complexas.
Objetivo do estudo
- Facilitar a criação e replicação de vias bioquímicas.
- Permitir que os usuários propaguem vias entre diferentes organismos.
- Fornecer uma interface amigável para o design de vias.
Métodos utilizados
- Utilizar o menu Desenhar para criar novas vias.
- Pesquisar organismos e inserir dados científicos relevantes.
- Adicionar processos e reações através de uma tela interativa.
- Exportar vias em vários formatos para análise adicional.
Principais resultados
- 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.
- Ele suporta aplicações educacionais e de pesquisa em bioquímica.
- A ferramenta melhora a compreensão dos processos metabólicos.
Perguntas frequentes
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.
