CorrelationCalculator и филигрань: инструменты для сетевого анализа метаболомных данных на основе данных

Summary

Мы представляем CorrelationCalculator и Filigree, два инструмента для построения сетей на основе данных и анализа данных метаболомики. CorrelationCalculator поддерживает построение единой сети взаимодействия метаболитов на основе данных экспрессии, в то время как Filigree позволяет построить дифференциальную сеть с последующей кластеризацией и обогащением сети.

Abstract

Серьезной проблемой при анализе омиксных данных является извлечение практических биологических знаний. Метаболомика не является исключением. Общая проблема связи изменений уровней отдельных метаболитов с конкретными биологическими процессами осложняется большим количеством неизвестных метаболитов, присутствующих в исследованиях нетаргетной жидкостной хромато-масс-спектрометрии (ЖХ-МС). Кроме того, вторичный метаболизм и липидный обмен слабо представлены в существующих базах данных путей. Чтобы преодолеть эти ограничения, наша группа разработала несколько инструментов для построения и анализа сетей на основе данных. К ним относятся CorrelationCalculator и Filigree. Оба инструмента позволяют создавать сети на основе частичной корреляции на основе данных экспериментальной метаболомики, когда количество метаболитов превышает количество образцов. CorrelationCalculator поддерживает построение единой сети, в то время как Filigree позволяет построить дифференциальную сеть с использованием данных из двух групп выборок с последующей кластеризацией и обогащением сети. Мы опишем полезность и применение обоих инструментов для анализа реальных метаболомических данных.

Introduction

В последнее десятилетие метаболомика превратилась в омиксную науку благодаря достижениям в области аналитических технологий, таких как газовая хромато-масс-спектрометрия (ГХ-МС) и жидкостная хромато-масс-спектрометрия (ЖХ-МС). Эти методы позволяют одновременно измерять сотни и тысячи низкомолекулярных метаболитов, создавая сложные многомерные наборы данных. Эксперименты по метаболомике могут проводиться как в таргетном, так и в нетаргетном режимах. Целевые эксперименты по метаболомике измеряют определенные классы метаболитов. Они, как правило, основаны на гипотезах, в то время как нецелевые подходы пытаются измерить как можно больше метаболитов и по своей природе гене....

Protocol

1. Калькулятор корреляции

1. Загрузите образец входного файла с разделителями-запятыми, содержащий список метаболитов с экспериментальными измерениями на http://metscape.med.umich.edu/kora_data_240.csv.
2. Дважды щелкните загруженный файл примера, чтобы открыть его.
   1. Убедитесь, что файл содержит метки как для образцов, так и для метаболитов.
   2. Так как образцы находятся в строках, убедитесь, что первый столбец — это имена образцов, а первый — имена метаболитов.
3. Загрузите Java-приложение CorrelationCalculator (http://metscape.med.umich.edu/calculator.html). Дважды щелкните загруженный файл .jar, чтобы з....

Results

Чтобы проиллюстрировать использование CorrelationCalculator, мы построили сеть частичной корреляции, используя подмножество данных метаболомики из популяционного исследования KURA, описанного в Krumsiek et ^al.24. Набор данных содержал 151 метаболит и 240 образцов. На рисунке 1 показана результирующая частичная корреляционная сеть, которая была визуализирована в Cytoscape. Сеть содержит 148 узлов и 272 ребра. Цвет узлов представляет метаболиты, принадлежащие к.......

Discussion

Методы сетевого анализа, основанные на частичной корреляции, реализованные в CorrelationCalculator и Filigree, помогают преодолеть некоторые ограничения анализа метаболических путей, основанных на знаниях, особенно для наборов данных с высокой распространенностью неизвестных метаболитов и ограниченным охватом метаболических путей (например, данные липидомики). Эти инструменты широко используются научным сообществом для анализа широкого спектра данных метаболомики и липидомики 14,22,27,28,29,30

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
CorrelationCalculator	JAVA	http://metscape.med.umich.edu/calculator.html
clusterNet		https://github.com/Karnovsky-Lab/clusterNet
Cytoscape	Cytoscape	https://cytoscape.org/
Filigree	JAVA	http://metscape.med.umich.edu/filigree.html
MetScape	Cytoscape	https://apps.cytoscape.org/apps/metscape	Приложение Cytoscape, позволяющее создавать и исследовать корреляционные сети.