Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biology

生成高品質の機械可読の生物学的経路のためのWebツール

doi: 10.3791/54869 Published: February 8, 2017

Summary

PathWhizは、生化学的および生物学的経路を生成するための包括的な、オンライン経路描画ツールです。これは、事前に描かれた経路成分からなる公的にアクセス可能なデータベースと容易に拡張パレットを使用しています。このプロトコルは、簡単に、新しい経路を構築し、既存の経路を複製し、編集し、異なる生物に以前に描かれた経路を伝播する方法について説明します。

Abstract

PathWhizは、生物学的情報が豊富でカラフルな、インタラクティブな、視覚的に好ましい経路図の作成を容易にするために構築されたWebサーバです。このオンラインアプリケーションによって生成された経路は、機械可読と本質的にすべてのWebブラウザとコンピュータのオペレーティングシステムとの完全な互換性があります。これは、反応、相互作用、輸送過程と結合事象を描写するために事前に描画された生物学的または生化学的実体の異なる組み合わせの選択と配置を可能にする特別に開発された、Web対応の経路描画インタフェースを使用しています。エンティティのこのパレットは、化学化合物、タンパク質、核酸、細胞膜、細胞内構造、組織、および器官で構成されています。その中にビジュアル要素のすべてが対話的に調整し、カスタマイズすることができます。このツールは、Webサーバーであるため、また、すべての経路および経路要素は、公的にアクセス可能です。経路のこのような「クラウドソーシング」はPathWhizことを意味しますすでに以前に描かれた経路および経路要素の急速に大規模な成長のコレクションが含まれています。ここでは、新たな経路を迅速かつ簡単に作成し、既存の経路の変更のためのプロトコルについて説明します。さらに経路の編集や作成を容易にするために、このツールは、複製および伝播機能が含まれています。レプリケーション機能は、既存の経路が新たな経路を作成または編集するためのテンプレートとして使用することが可能になります。伝播関数は、1つは、既存の経路を取ると自動的に異なる種を渡ってそれを伝播することができます。このツールで作成された経路の異なるフォーマットに「再スタイル」することができます(KEGG状またはのようなテキストブック)、異なる背景で着色し、BioPAX、SBGN-ML、SBML、またはPWMLデータ交換フォーマットにエクスポート、およびとしてダウンロードPNGまたはSVG画像。経路は簡単に、オンライン・データベースに取り込まれたプレゼンテーション、ポスターや出版物に組み込まれ、またはオンライン可視化と探索のために排他的に使用することができます。この広報otocolが正常になりましたHMDB、DrugBank、SMPDB、およびECMDBを含む多くのオンラインデータベースで発見されている2,000以上の経路図を生成するために適用されています。

Introduction

生物学的経路図は、生命科学者のための青写真のようなものです。彼らはおそらく生物学的プロセスや遺伝子、タンパク質、および代謝産物間の文脈の接続を描写するための最も簡潔で有益な経路です。画像は、はるかに効率的に処理し、多くの場合、はるかに容易にテキスト1よりも人間によって理解されているためです。経路図の品質、詳細、およびコンテンツが大幅に変化することができます。これらの違いは、多くの場合、経路と経路のアーティストのスキルの使用目的に依存します。このような壁のチャートや教科書などの教育目的のために作成した経路は、多くの場合、プロのアーティストによって作成されます。その結果、これらの経路図は、はるかに視覚的に満足であり、代謝産物の構造、細胞内成分、細胞構造、組織、および器官の完全な描写でかなり多くの生物学的詳細を提供します。これらの「教科書」の表現は、多くの場合、詳細なメモが含まれており、論評。一方、インターネット・アプリケーション用に設計された経路図は、多くの場合、単純化機械可読「配線」の図の賛成で芸術性と視覚的な豊かさを犠牲にしなければなりません。これらのワイヤフレーム図は、より簡単に画像マッピングされ、ハイパーリンクされています。簡体経路図はKEGG 2、MetaCyc 3、Wikipathways 4、およびReactome 5のような人気のあるオンライン経路データベースへの基礎となっています。コンピュータ互換経路データベースの出現は、コンピュータと互換性のある経路の描画ツールの出現につながっています。言い換えれば、1はプロのアーティストや使用可能な経路図を生成するために、プロのプログラマである必要はありません。例えば、BioCycの経路ツール6とWikipathwayのPathVisioソフトウェア7は、ユーザーが自由にBioPAX 8 Aにおける機械可読経路を生成し、共有することを可能にしますND /またはHTML形式。また、他のスタンドアロンのフリーウェアパッケージの数だけでなく、商用パッケージ11を PathCaseなどCytoscape 9、GenMAPP 10、などの様々な機械可読、ワイヤフレーム経路の生成をサポートし、VisANT 12があります。

インターネット経路図の簡略化は、主に、多くのウェブブラウザとウェブベースのレンダリングツールで見つかった歴史的な制限から増加しました。しかし、Web技術の大幅な進歩は、過去数年の間に行われてきました。同じように美的と同じように、生物学的に完全な教科書に見られるような、同じようにカラフルなインタラクティブ、インターネット互換の経路図を生成することが可能であることを示唆しました。この作品はPathWhizの開発につながりました。 PathWhizは、Ruby on Railsの(http://rubyonrails.org、バージョン4.2.0)ウェブframeworを使用して実装されましたエンティティの関係、外部参照、記述、視覚化の仕様と化学構造を含む経路データのすべてを管理するためのMySQLリレーショナルデータベース(https://www.mysql.com、バージョン5.1.50)を組み込むk個。フロントエンドのWebクライアントは、エディタのフロントエンドのWebフレームワークとしてBACKBONE.JS(http://backbonejs.org、バージョン1.0.0)と組み合わせたRuby on Railsにすることによって制御されています。

もともと人間のみの小分子経路データベース(SMPDB)13のキュレーションのために開発され、PathWhiz 14は、以来、多くの他の生物のための経路生成をサポートするように拡張されており、一般的な経路の画像と知識データベースとして機能します。具体的には、このWebツールは、代謝、タンパク質相互作用、分子シグナリング、生理的、および薬物/疾患経路を含む生化学的/生物学的経路の全範囲を作成できます。この経路の描画ツールは、他のほとんどは異なります三つの主要な方法で経路生成ツール:1)それはむしろ、スタンドアロン、インストール可能なソフトウェアパッケージよりもウェブサーバです。 2)それは容易な世代や化学化合物、タンパク質、核酸、細胞膜、細胞内構造、組織、および器官のインタラクティブな可視化をサポートしています。および3)それによって「クラウドソース」経路の生成を可能にする、ユーザーが簡単に、借り構築するか、または他のユーザーの作業を改善することができます。ウェブサーバとしては、ダウンロード可能な、プラットフォーム固有のソフトウェアツールを超えるいくつかの利点を有します。特に、それはあらゆるプラットフォーム、オペレーティングシステムと最新のWebブラウザと互換性があります。また、(ユーザーが自由に追跡し、彼らが作成した経路のアクセスを制御するために、「プライベートアカウント」を作成することができますが)経路の作成を開始するために登録することをユーザに要求しません。おそらく、このツールの最も魅力的な機能を簡単に追加することができ、生物学的および生化学的詳細の量でありますプリレンダリングされたイメージのパレットとタンパク質と生化学的データの大規模なデータベースを介して、任意の経路。これは、両方の「非芸術家」と「非プログラマが「簡単にWeb互換と完全に機械可読であり、カラフルな美的と豊かな詳細な経路を作成することができます。 PathWhizおよび他の経路の描画ツールとの間のより詳細な比較を表1に提供されます。

人気の生命科学データベースの数はすでに、オンライン、インタラクティブ経路図をデータベース固有を作成するには、この経路の描画ツールを使用しています。例えば、 大腸菌(Escherichia coli)メタボロームデータベース(ECMDB)15、最近のWebベースのツールを使用して描画以上1650経路と、その経路のライブラリを更新しました。 ECMDB内の各経路は、現在詳細な代謝物とタンパク質の構造描写と豊かな色のついた、完全にハイパーリンクイメージマップと同様に、簡略化された黒と白のKEGG-リットルとして表示されますIKE線図。この大規模な経路の更新は、以前に他の大腸菌の代謝データベースには含まれていなかった多くの中間代謝物の発見につながりました。このようなヒューマン・メタボローム・データベース(HMDB)15などの他のデータベースには、だけでなく、描写および代謝やシグナル伝達経路を記述するためにPathWhiz経路に依存しているだけでなく、癌などの疾患に関与する代謝変化を描写します。 HMDBは現在、このWebツールを使用して生成された101の代謝経路、376薬物作用経路、233疾患関連経路および16シグナル伝達経路、すべてを含んでいます。

以下のプロトコルは、PathWhizが簡単に作成、複製、および目的や様々なアプリケーションのための生化学的経路を伝播するために使用することができる方法を詳しく説明しています。

Protocol

1.経路の生成

  1. 現代の任意のWebブラウザを使用してhttp://smpdb.ca/pathwhizに移動します。
  2. メニューバーから、いずれかを選択し、「私を試してみてください! "ゲスト(描かれた経路が公開されます)、(描かれた経路がユーザによってのみ編集可能になります)アカウントを登録するには、「サインアップ」、または既存のアカウントを使用するように、「ログイン」などのツールを使用しています。アカウントを登録するには、1.3に進みそうでない場合は、1.2.1に進みます。
    1. アカウントを登録するには、「サインアップ」をクリックし、パスワードの確認と電子メール、名前、所属、都市、国、および8文字の最小パスワードを使用して、フォームに記入してください。
  3. 自動的に経路インデックスにリダイレクトされない場合は、メニューバーの「ドロー」リンクを選択します。このインデックスページは、既存の経路のテーブルが表示されます。新しい経路を開始するには、「新規経路」ボタンをクリックします。
  4. 描画する経路の名前(TCAサイクル)を入力します。
  5. トンを選択します。ドロップダウンリスト( 例えば疾病/医薬品/代謝/シグナリング/生理)から描画するための経路のYPE。化学的経路、ならびにタンパク質シグナル伝達、DNA / RNA経路、またはタンパク質 - タンパク質相互作用経路を生成することができます。
  6. オートコンプリートボックス( 例えば 、型大腸菌 )で生物の学名を入力して、種を検索して選択します生物の名前がドロップダウンリストに見つからない場合は、「新規作成」ボタンをクリックし、手順に従って新しい生物を追加するには、1.6.5に1.6.1、そうでない場合は1.7に進みます。
    1. 種( 例えば ゴリラゴリラ)と共通名( 例えばゴリラ)の科学的な名前を入力します。
    2. 真核生物または原核生物のようなドロップダウンリストから、種の分類を選択して、NCBIの分類( 例えば 9593)から分類IDを入力します。
    3. 「種を作成」ボタンをクリックします。
  7. comprehenを入力してください経路についてSIVE説明。記述の例のための補足ファイル1を参照してください。説明より完全な、容易にそれは検索して経路を見つけることで、より人気の経路は、ユーザーの間になります。
  8. それ以外の場合は1.9に進み、「参照の追加」ボタンをクリックし、1.8.1 1.8.2への手順で経路への外部参照を追加します。
    1. のPubMed ID(自動的に引用テキストを生成します)、または手動で引用テキストを追加(そして空のPubMedのIDフィールドを残す)( 例えば PMC545700、またはカンYを入力しますゲノムワイド発現解析大腸菌のFNRを示しますK-12は、未知の機能の多数の遺伝子を調節J.バクテリオ 187(3):。。1135〜1160 DOI:10.1128 / JB.187.3.1135-1160 2005)。
    2. すべての必要な参照が追加されるまで、このプロセスを繰り返します。
      注:ほとんどの場合、1つまたは2つの参照が必要とされています。しかし、より多くのメタデータを1 CAn個追加し、より人気の経路になります。
  9. 「経路の作成」ボタンをクリックします。白いグリッドキャンバスは、灰色のメニューバーが表示されます。描画が行われる場所です。
  10. 「プロセスの追加」リンクをクリックして、最初のプロセスの可視化を追加するために、「反応を追加」を選択します。例えば、酵素クエン酸シンターゼを経由して、クエン酸をオキサロ酢酸への変換を示す反応で始まります。
    注:プロセスは、生物学的事象または活動です。反応は、トランスポートイベント、相互作用および結合事象:プロセスは、4つのカテゴリに分けることができます。この例では、反応を示しているが、同じ原理は、プロセスの任意の種類を追加することにも適用されます。
  11. オートコンプリートボックスに(電子.G。「オキサロ酢酸」または「アセチルCoAを」)の反応物、製品、または酵素を入力することで、既存の反応を検索します。所望の反応を見つけるために、既存の反応をスクロールして、それを選択し、STEに直行P 1.12、または、所望の反応が見つからない場合は、「新規反応」ボタンをクリックして、データベースに新しい反応モデルを追加するには、1.11.11に手順1.11.1に従ってください。
    1. 新しい反応フォームで、反応の左側に反応物を追加し、「左要素を追加」ボタンをクリックします。反応は、左側と右側との反応式のように記述されています。
    2. 化学量論および要素タイプ(化合物/タンパク質複合体/要素コレクション/核酸/バウンド要素)を選択します。オートコンプリートボックス( 例えば 「オキサロ酢酸")で名前の要素を検索します。目的の要素を選択します。希望する要素が見つからない場合は、「新規作成」ボタンをクリックして、ステップ1.11.2.1に従って、1.11.3に進みますか。
      1. 新しい要素フォームで、適切にフィールドに入力して保存します。
    3. 繰り返しはエース」、反応の左側に関わるすべての要素のための1.11.1と1.11.2ステップ( 例えば 、2つ以上の化合物を追加しますティル-CoAの」と「水」)。
    4. ドロップダウンリストから経路の方向を選択します( 例えば 、左から右に向かう矢印を選択します)。
      注:矢印の表現は右から左へ、左から右、そしてリバーシブル含まれます。
    5. 反応の左側の要素が完成すると、製品を追加するには「右要素を追加」ボタンをクリックします。
    6. ステップ1.11.2のように化学量論および要素タイプを選択します。オートコンプリートボックス( 例えば、 "クエン酸")で名前で要素を検索し、目的の要素を選択します。希望する要素が見つからない場合は、「新規作成」ボタンをクリックして、ステップ1.11.2.1に従ってください。
    7. 手順を繰り返し反応の右側に関わるすべての要素のための1.11.5と1.11.6( 例えば 「水素イオン」と「コエンザイムA」を追加します)。
    8. 反応物と生成物が生成された後、反応に酵素を追加する「酵素を追加」ボタンをクリックします。
    9. 海オートコンプリートボックス( 例えば、 "クエン酸合成酵素」)に名前を入力し、所望の酵素を選択することにより、酵素のためのRCH。酵素がデータベースに存在しない場合は、「新規作成」ボタンをクリックして、1.11.9.7に1.11.9.1手順に従ってください。
      1. 新しい酵素を作成する場合は、対応するタブ(:クエン酸シンターゼ、種: 大腸菌 などの名前)に酵素名と種を埋めるために新しい酵素のフォームを使用します。
      2. この酵素に種特異的な情報シーケンスおよび四次構造情報)を追加する「タンパク質を追加」ボタンをクリックします。
      3. 化学量論を入力し、オートコンプリートボックスに名前(クエン酸シンターゼ)、遺伝子名(のgltA)、またはUniProtのIDでタンパク質を検索します。所望のタンパク質を選択するか、所望のタンパク質が検出されない場合は、「新規作成」ボタンをクリックして、ステップ1.11.9.3.1に従ってください。
        1. 新しいタンパク質の形で、適切にフィールドを記入し、クリックしてください4;タンパク質」ボタンを作成します。必須フィールドは名前とUniProtのIDを含む残りのフィールドはオプションです。。。
      4. 「変更の追加」および/または必要に応じて、タンパク質修飾または酵素補因子を追加するためのボタン「補因子を追加」を使用します。この場合、どちらも必要ありません。適切にフィールドに入力します。
      5. 酵素に細胞内局在を追加する「生物学的状態を追加」ボタンをクリックします。
      6. オートコンプリートボックスに種、細胞型、および/または細胞内局在を入力することにより、所望の生物学的状態を検索する( 例えば 、「 大腸菌 、セル、サイトゾル」)。目的の状態を選択するか、目的の状態が見つからない場合は、「新規作成」ボタンをクリックして、1.11.9.6.1に進みます。
        1. 新しい生物学的状態のフォームで、適切にフィールドに入力します。種などが 、見つからない場合1.6.1 1.6.5へのステップで上記のように、「新規作成」ボタンを使用します。一度やりますね、「生物学的状態を作成」ボタンをクリックします。
      7. 酵素を保存するには「酵素の作成」ボタンをクリックします。
    10. 必要に応じて、1.11.8 1.11.9の手順を繰り返し、追加の酵素を追加します。
      注:反応は、それに関連する多くの異なる酵素を持つことができ、酵素が(あれば反応物と生成物が同じであるように)同じ生物学的状態または種に属している必要はありません。反応を描画するときに表示されるべきその関連酵素のかを選択することが常に可能です。
    11. 新しい反応を保存するには「反応の作成」ボタンをクリックします。
  12. 既知の場合、生物学的状態フィールドに(この特定の経路のための)反応の細胞内位置を指定します。
  13. リスト(右へ、右から左へ左、水平/垂直)( 例えば右と水平に左を選択)ドロップダウンからの反応をレンダリングする初期のための所望の向きを選択します。
  14. 所望のようにキャンバス上の反応要素を再配置するためにマウスやタッチパッドを使用して、クリックしてドラッグします。再配置および最近作成反応の反応要素(化合物、エッジおよび/または酵素)の編集のために、手順1.15.5への1.15.1に従ってください。
    1. 同時に1以上の要素(化合物、エッジおよび/または酵素)のどちらかを選択し、シングルクリック一つずつ現在の選択に追加、またはドラッグするカーソルを使用して、すべての要素を選択するために、各要素を関連する要素の周りにボックス。選択した要素が赤色に着色されます。
      1. マウスやタッチパッドを使用して所望の領域(通常はキャンバスの中心にある)でそれらを再配置するキャンバス上で選択した要素をドラッグします。それらに二度目をクリックするか、空白のキャンバスをクリックすることで、要素の選択を解除します。
    2. 化学化合物をダブルクリックします画面の右側に表示されるポップアップサイドバーにアクセスするために(それは、破線灰色のボックスで囲まれるようになります)。テンプレート、生物学的状態、Zインデックスと完全な反応の詳細を編集するには、このサイドバーを使用します。
      1. 利用可能なオプションからテンプレートのいずれかのタイプを選択します(大中小化合物の可視化、大、中、小薬物の可視化、補助因子の可視化、シンプルなボトム、左右またはトップ可視化)。生物学的状態を追加し、必要に応じてZインデックスを編集します。
        注:これは、化合物の種類、 すなわち薬対代謝物を区別することを除いて、経路全体を通して一貫テンプレートの種類を維持するのが最善です。
    3. タンパク質/酵素をダブルクリックします(画面の右側に表示されます)ポップアップサイドバーにアクセスするために(それは、破線灰色のボックスで囲まれるようになります)。テンプレート、生物学的状態、Zインデックス、タンパク質複合体の詳細、および完全な反応の詳細を編集するには、このサイドバーを使用します。
      1. 利用可能なオプション(酵素モノマー、ダイマーまたは四量体、ラベルなし、タンパク質のラベルまたはサブユニットのラベル、トランスポーター、受容体またはリプレッサー)からテンプレートのいずれかのタイプを選択します。生物学的状態を追加し、必要に応じてZインデックスを編集します。
        注:さまざまな色がタンパク質を区別するために設けられています。デフォルトの色が緑色に設定されています。
    4. プロセス全体の情報を編集するには、二重その要素のいずれかをクリックします(これらは破線灰色のボックスで囲まなります)とセカンダリメニューバー(灰色)で「編集選択」リンクにアクセスします。二つのオプションが表示されます:「編集<要素> "と"編集<プロセス> "。
      注:「編集<要素>」は、対応する要素のサイドバーにユーザーを誘導します。 「編集<プロセス> ""編集の詳細は、「プロセスがレンダリングされる方向(水平/垂直および左/右)を変更するためのオプションを発表する、あるいはまた(エッジを再接続します水平/垂直および左/右)。編集詳細]リンクをクリックすると、反応の詳細とそのすべての要素が生物学的状態、テンプレート、およびzインデックスを含む、一度に編集することができます。画面につながります酵素は、追加または表示から除去され、所望であれば、要素とエッジが非表示にすることができことができます。例えば、二重水素イオンの要素をクリックして、「選択の編集」をクリックしてください。 "編集アセチルCoA +オキサロ酢酸+水→クエン酸+コエンザイムA +水素イオン」の上にカーソルを置き、「編集詳細」を選択します。各化合物の生物学的状態( 大腸菌 、細胞、細胞質)を追加します。一度行われ、ページの下部に移動し、紫色の「アップデート反応」ボタンをクリックします。既にこの反応に関連付けられている唯一の酵素は、この段階で、経路に添加することができます。新しい酵素が反応モデルに追加する必要がある場合は、所望の反応を見つけ、(「プロセス」タブの下に)反応インデックスに戻り、そしてそこにそれらを追加します。
    5. シングルクリックまたはダブルクリックを通して反応エッジを編集します。
      1. 化合物とタンパク質と同じ方法でそれらを操作するために、反応のエッジを選択します。エッジ全体を移動するにはクリックして、端にドラッグします。
        注:開始点と終了点もクリックされたと辺の長さを変更するためにドラッグすることができます。エッジの開始/終了点が選択されたときに、関連する「ノブ」は、開始/終了点の方向と曲率を制御するように調整することができます。エッジに余分なノードを追加するには、エッジを選択し、表示される青い四角形を注意してください。ノードを追加し、ノードを削除するには、下半分をクリックする四角形の上半分をクリックします。
      2. とがった矢印、ブロック矢印、およびno矢印オプションを循環するために、開始/終了点をエッジの開始/終了点をダブルクリックします。
  15. 所望のように、第1の反応が描画された後、反応生成物を選択し( 例えば、クエン酸)それをダブルクリックすることにより、この反応生成物(アコニット酸ヒドラターゼを経由してシス -Aconitic酸に、この場合にはクエン酸)に次の処理を追加するために、(赤に色の変化に注目してください)。
  16. 選択したら、「プロセスの追加」タブをクリックし、「反応を追加」オプションをクリックします。
  17. 反応(1.15 1.11ステップ)を追加する処理を繰り返すことによって(この特定の例では)TCAサイクルに別の反応を追加します。この反応は、既存の反応生成物をオフに構築されているので、選択した要素を含んでいる反応のみが表示されます。
  18. 各反応のために1.15に、手順1.11に従うことによってTCAサイクルの残りの反応を追加します。
  19. 一旦、全ての反応は追加」、「ビジュアル要素を追加」リンクをクリックし、「膜を追加」のいずれかを選択することにより、このような膜、DNA、tRNAを、細胞内小器官、臓器、組織、ズームボックスやラベルなどのビジュアル要素を追加し、追加されました画像 "、"ズームボックスを追加」または「;ラベル "オプションを追加し、視覚的な要素を追加するには、1.20.4に手順1.20.1に従ってください。
    1. 細胞膜を追加するには、「膜を追加」オプションをクリックします。ダブルサイドバーにアクセスするには、それをクリックすることで、この膜を編集します。サイドバー上にあるテンプレートフィールド内の膜の種類を選択します。箱入り膜をレンダリングする「同封膜」オプションを選択します。
    2. 現在PathWhizデータベース内の既存のイメージを追加するには「画像を追加」オプションをクリックします(標準画像は、臓器、細胞小器官、および組織を含みます)。ダブルサイドバーにアクセスするには、それをクリックすることで、画像を編集します。編集オプションは自明であるとzインデックスを持つ深さのスケーリングを含む、/スケールダウンスケールアップ、および左/右回転回転させます。
    3. 特定の画像にズームボックスを追加する「ズームボックスを追加」オプションをクリックします。
    4. テキストラベルを追加するには、「ラベルを追加」オプションをクリックします。二重のサイドバーにアクセスするには、それをクリックしてラベルを編集します。編集オプションには、ラベルテンプレート、テキスト、およびZインデックス。
      注:「空虚要素を追加」リンクは、任意のプロセスに関連付けられていないキャンバスに無関係な化合物、タンパク質、核酸、要素のコレクション、またはエッジを追加するためのオプションを提供しています。これらの要素は、キャンバスの左上隅に最初に表示されます。彼らは、ユーザが所望の要素を選択し、前記要素の可視化の詳細を変更することができ、サイドバー、で編集することができますとして任意の要素を表示されます。要素は、経路整然性を維持するために、新しい空の要素を追加する前に、経路に組み込まれるべきです。空の要素のみ視覚的理解を助けるために意図されている( すなわち 、転写中に複数のtRNAの存在を示す)と、積分プロセスコンポーネントを表現するものではありません。彼らは唯一の視覚化に表示され、機械可読な形式(BioPAX、SBML、SBGN、PWML)に組み込まれていないとして慎重に使用する必要があります。
  20. サブpathwaを追加「プロセスの追加」リンクをクリックし、「サブ経路を追加」オプションを選択することにより、Y。
    注:サブ経路はまた、1.18にステップ1.16で示したように同じように、既存の反応を連鎖させることができます。副経路の添加は、大規模で複雑な経路の複雑さを低減することができます。彼らはまた、既知の経路の間の接続に関する追加情報を提供するために使用することができます。
  21. オートコンプリートボックス内のサブ経路名を検索します。既にこの経路のために定義されている唯一のサブ経路は、これが新たな経路であれば、何のサブ経路が表示されませんこのように、オートコンプリートボックスに表示されます。希望のサブ経路が存在しない場合は、「新しいサブ経路」ボタンをクリックし、手順1.22.3への1.22.1に従ってください。
    1. サブ経路型(サブパスウェイ/阻害サブ経路/サブ経路を活性化する)を選択します。
    2. サブ経路名を入力します。
    3. 反応物及びPRODを追加するのと同じやり方でサブ経路への入力と出力の要素を追加します。反応にUCTS(上記1.11.1 1.11.3にステップ)。
      注:サブ経路は、少なくとも1つの入力または出力要素を持っている必要があります。これは、反応が連鎖されると同様(上記の1.18に対して1.16ステップ)においては、経路内の他のプロセスに接続することを可能にします。
    4. 「サブ経路を作成」ボタンをクリックします。
  22. 「その他」のリンクをクリックし、「変更キャンバスサイズ」オプションを選択することにより、経路図のキャンバスサイズを調整します。キャンバスサイズを変更するには、手順1.23.3への1.23.1に従ってください。
    1. それに応じて「新しい高さ」フィールドと「新しい幅」フィールドに入力します。
    2. キャンバスが増加または「アンカー」セクションで提供グリッド上の対応するボタンをクリックすることで、サイズが減少するはずであるに向かって所望の方向を選択します。
    3. 「更新キャンバスサイズ」ボタンをクリックします。
  23. 代わりに、自動的にキャンバスサイズを調整します。経路が完了したら、C「その他」のリンクなめるとオプション」の経路に合わせるキャンバス」を選択します。これは自動的に既存の経路要素の周囲にキャンバスをトリミングします。
  24. 経路が完了すると、「経路」リンクをクリックして、「エクスポートおよび表示」オプションを選択します。
  25. 「イメージの背景色」画像の背景色として青または白のどちらか選択するオプションを使用してください。
  26. いずれかの[はい]または[いいえ」も簡略化されたバージョンを生成する?」を選択しますオプション。はいを選択した場合、KEGG状線図も自動的に経路のために生成されます。
  27. 「イメージファイルの生成」ボタンをクリックします。
    注:これは経路ごとに異なるデータ交換フォーマットや画像ファイルを生成します。画像は、経路が更新されるたびに再生成する必要があり、これは数分かかる場合があります。
  28. 画像が生成されると、完全にハイパーリンクされた、高解像度のパスを表示するには、「表示ビューアで "ボタンをクリックしてくださいブラウザでの双方向の画像。
    注:自分の画像が生成された後、「表示ビューアで "ボタンのみの経路のために表示されます。このビューはまた、様々なデータ交換や画像の形式で経路をダウンロードするためのリンクが含まれています。

2.パスウェイのレプリケーション

注:経路の複製は、それがさらに編集や変更のためのテンプレートとして使用することができるようにPathWhizのライブラリ内の既存の経路を取ると、それを複製するために迅速かつ簡単なルートです。経路を複製するには、まだ行っていない場合は、ログインするために、手順1.3から1.1に従ってください。

  1. メインメニューバーの「経路」をクリックすることで、すでにそこ経路インデックスに移動していない場合。検索バーにその名前を入力し、「検索」ボタン( 例えば 、「TCAサイクル」)をクリックして複製されるべき所望の経路を検索します。
  2. レプリケートする経路( 例えば 、「TCAサイクル」)を探して、緑の「複製」をクリックしますが、トン。
  3. 例えばタイプ「TCAサイクル実践「必要であれば経路の名前を編集します。いいえ二つの経路は、同じ名前を持つことはできません。
  4. 経路のための新規または別の説明を入力します(ステップ1.7を参照してください)。
  5. 経路に新規または別の参照を追加するには、「参照の追加」ボタンをクリックし、上記のステップ1.8に従ってください。
  6. 「経路の作成」ボタンをクリックします。経路が構築されている間に紫色のプログレスホイールが表示されます。このプロセスは、経路のサイズに応じて、数分以上かかることがあります。
  7. 1.22ステップ1.10を使用して経路に任意の要素を編集または追加します。
  8. フォロー経路を完了し、エクスポートするには1.29に1.23を繰り返します。

3.経路の伝播

注:経路の伝播は、ある生物( 例えば大腸菌 )のためPathWhizのライブラリ内の既存の経路を取るために、別のために同様の経路を作成するために迅速かつ簡単なルートであります生物( 例えば黄色ブドウ球菌 )。このプロセスは、発見し、 大腸菌タンパク質のための黄色ブドウ球菌タンパク質を代入し、 黄色ブドウ球菌タンパク質または遺伝子との経路全体を再生させることを含みます。手順を上記2.2から2.1に従うことによって、経路開始を伝達するには。

  1. (この場合、TCAサイクルに)伝播する経路を見つけて、「表示」ボタンをクリックします。
  2. 右上の「伝播」ボタンをクリックします。
  3. 伝播フォームで、既存の経路が変換されるための種を識別するために、「種を追加」ボタンをクリックします。長い変換時間は、多くの種類があるが、複数の種を添加することができます。
  4. 既存の種を検索するか、手順を次の新しい種を追加するには、上記の1.6.5に1.6.1。
  5. 必要であれば、タンパク質のホモログを見つけるための類似度閾値を決定するために、E-値を変更します。のみ "のレビュータンパク質のために[はい]を選択またはNo"オプション(これは、UniProtのタンパク質が生成された経路で使用されるべきかを示します)。
  6. 「伝播経路」ボタンをクリックします。
  7. ポップアップウィンドウで「OK」ボタンをクリックしてください。
    注:経路が伝播している間に紫色のプログレスホイールが表示されます。このプロセスは、経路の大きさと初期の経路を伝搬された種の数に応じて、数分以上かかることがあります。
  8. 伝播が完了したときに、第2のポップアップウィンドウが表示されます。 「OK」ボタンをクリックしてください。これは、この伝播から生成されたすべての新しい経路を示す指標を作成します。
  9. このインデックスから、経路の詳細を確認し、表示し、新しい経路のそれぞれを編集するための「ドロー」ボタンをクリックします。
  10. 1.22ステップ1.10を使用して経路に任意の要素を編集または追加します。
  11. フォロー経路を完了し、エクスポートするには1.29に1.23を繰り返します。

4.編集既存の経路

注:いくつかのケースでは、既存の経路についての新しい情報が追加されなければならないかの経路についての誤った情報を修正する必要があります。既存経路を編集するには、ログインするには、手順1.3から1.1に従うことによって開始します。

  1. メインメニューバーの「経路」をクリックすることで、すでにそこ経路インデックスに移動していない場合。
  2. (この場合は、「TCAサイクル」)編集する経路を探します。画像を編集する場合の説明や参照を編集しようとする場合、「編集」ボタンをクリックし、「描画」ボタンをクリックします。
    1. 画像を編集するには、上記の1.29〜ステップ1.10に従ってください。
    2. 経路の説明や参照を編集するには、手順を1.8から1.4に従うと、変更内容を保存し終わったら、「アップデート経路」ボタンをクリックします。
  3. 1.28に、手順1.25に従うことによって変更を更新するために画像を再生成します。

5.経路の表示とDownloadiNG

注:このWebベースのツールは、さまざまなアプリケーションのための閲覧またはダウンロードすることができます慎重に描かれ、編集された経路の数千人が含まれています。経路を表示またはダウンロードするには、1.1〜1.3がログインするための手順に従ってください。

  1. メインメニューバーの「経路」をクリックすることで、(既に存在していない場合)経路インデックスに移動します。
  2. (この場合は、TCAサイクル)ダウンロードする経路を見つけて、「表示」ボタンをクリックします。
  3. 「表示ビューアでは、「ラベルの横希望PathWhiz IDを持つ紫色のボタンをクリックしてください(複数のIDがあるかもしれません)。
  4. サイドバーにある「ダウンロード」タブをクリックします。
  5. さまざまなファイル形式で経路をダウンロードするには、ハイパーリンクをクリックしてください。

Representative Results

本稿に記載されたWebサーバの主な経路生成ツールは、 図1及び図2に示されています。各タブで提供されるメニューオプションも表示されます。 図3および 4は、経路生成プロセスのスクリーンショットのセットを提供します。 図5は、反応生成プロセスのスクリーンショットのセットを提供します。 図6は、オンライン経路ビューアとそのメニューを示しています。

PathWhizは、さまざまなコンテンツタイプとスタイルを持つ経路を生成するために使用することができます。これらは、「伝統的な」代謝経路( 図7)、疾患および副作用を示す薬剤経路( 図8)および薬物応答( 図9)、ならびにタンパク質シグナル伝達経路( 図10)を含みます。経路は豊かかなりbioloで着色することができます外科用細部またはそれらは単純な白黒表現( 図11)に変換することができます。完了すると、これらの経路は、インタラクティブ経路ビューア( 図6)で見た画像としてダウンロード、またはさらに分析するために、いくつかの異なる機械可読データ交換フォーマットでエクスポートすることができます。異なるデータ交換フォーマットの品質は元々の経路を描画するときに入力されたデータの質に依存することに注意してください。例えば、複数の反応の詳細( すなわち化学量論、生物学的状態)を追加すると、より包括的なBioPAXを生成します。一方、経路もSBGN-MLに重複グリフを生成することができる(例えば、結合された要素またはタンパク質複合体を示すように視覚的な理由のために)の要素が重複して描画します。

図1
図1:経路エディタインターフェイス。エディタインタフェースはコンポですトップメインメニューバー、二次的なメニューと格子状のキャンバス:3の主要なセクションのSED。トップメインメニューバー(紫)は、表示、編集、および経路要素を作成するためのリンクを提供します。下の二次メニューバー(グレー)/セルラー、このような反応、相互作用、輸送プロセス、サブ経路、化合物、タンパク質、核酸、ならびに膜のような電流経路図における視覚路の要素を追加して編集するためのリンクを提供します細胞内の画像、ズームボックス、およびラベル。このメニューには、選択した要素の編集やキャンバスの編集を可能にする2つのタブが含まれています。反応経路とプロセスが追加される位置のメニューバー下のグリッド白いキャンバスです。ズームボックスは、画像内の選択領域の拡大を示すために、視覚的な合図として機能します。これは、再かなりの四辺形に接続されている小さな正方形で構成されています。四辺形は、1が目を追加することが可能なキャンバスとして働きながら、小さな正方形が、拡大またはズームする領域に配置されています(小さい四角で)選択した領域で起こる電子反応。二重のサイドバーにアクセスするには、それをクリックすることで、ズームボックスを編集します。編集オプションは、テンプレート、色、およびzインデックスのドロップダウンリストを含みます。ズームボックスのレンダリングの向きは右、テンプレート]タブで左または下、上を選択して変更することができます。ズームボックスが選択されている場合、黒丸は異なるズームボックスコンポーネントのサイズを変更し、再フォーマットするドラッグすることができます。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図2
図2:経路編集メニュー。エディタのメニューは、プロセスや要素を追加するだけでなく、既存の要素とキャンバスを編集するオプションを提供します。 (a)は、「経路」リンクは、「編集詳細」オプションを提供していますし、 「エクスポートおよびビュー」。 「エクスポートおよび表示」オプションは、画像ファイルの生成または再生を可能にしながら、「編集詳細」オプションでは、経路の説明と参考文献の編集を可能にします。 (b)は 、「プロセスの追加」リンクは、反応を追加するためのオプションを提供しています、相互作用は、イベント、トランスポートイベントを結合、反応は、キャンバスへの輸送、またはサブ経路を結合さ。 (c)は 「空虚要素を追加」リンクは、化合物、タンパク質、核酸、要素のコレクション、またはキャンバスにエッジを追加するためのオプションを提供しています。これらの要素は、キャンバスの左上隅に表示されます。任意の要素は、ユーザが所望の要素を検索したり、前記要素の詳細を変更することができますポップアップサイドバー、並んでキャンバスに表示されます。要素は、経路の整然性を維持するために、新しい空の要素を追加する前に、経路に組み込まれるべきです。_upload / 54869 / 54869fig2large.jpg "ターゲット=" _空白 ">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図3
図3:経路インデックスフォーム。経路インデックスは、特定の経路を照会するために、現在、既存の経路の収集と検索ボックスを提供しています。経路は、インデックステーブルの上にフィルタバーを使用して、名前、タイプ、種、および作成者によってフィルタリングすることができます。彼らはまた、ページ上部の検索バーを使用して、名前で検索することができます。 「高度な検索」を開くと、生物学的状態、タイプ、種、化合物、およびタンパク質の組み合わせにより、より具体的な検索を可能にします。高度な検索はの使用を可能にするAND、OR、およびNOT論理演算子には、複雑なクエリを作成します。 「表示」、「編集」、「引く」「破壊」と「複製」:各経路には5つのボタンが含まれています。 「表示」ボタンビューアを使用して、経路の視聴ができます。 「編集」ボタンは、名前、タイプ、種、説明、および参照を含む経路メタデータの編集を可能にします。 「ドロー」ボタンは、経路を含むキャンバスの編集を可能にします。 (ユーザーがアクセス権を持っている場合)、「破棄」ボタンは、データベースからの経路を除去することができます。 「複製」ボタンをクリックすると、選択経路の複製を可能にします。 「前」と「次へ」ボタンは、ユーザが経路のページ間を移動することができます。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図4
図4:新しい経路フォームを作成します。 「新規経路」ボタン( 図3参照ここに示す経路フォームをもたらします。このフォームは含まれてい経路の名前、タイプ、種、および説明のためのフィールド。 「新しい経路」ボタンも1は、既存の経路から開始し、参照を追加することができます。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図5
図5:新反応のフォームを作成します。 「プロセスの追加」リンクは、このような反応または結合事象として、ユーザーが新しいプロセスを追加することができます。プロセスを追加すると、反応の視覚化が生成され、図の経路ために添加することが可能な反応モデルを作成します。反応モデルと可視化は、別個のエンティティです。 (a)の反応場は、反応物、製品、または酵素によって、既存の反応を検索することが可能になります。既存のバイオロジカを検索し、選択した生物学的状態フィールドが許せL状態。反応が選択されると、対応する酵素は、酵素のオートコンプリートボックスが表示されます「酵素を追加」ボタンを使用して追加することができます。レンダリングオプションは、彼らが反応がレンダリングされることを希望する方向を選択するためにユーザを可能にします。新しい反応要素および酵素を添加することができる新しい反応フォームをもたらす(b)の 「新規反応」ボタンを使用して作成することができます。すべてのフィールドが記入されると、反応は「反応の作成」ボタンを使用して作成することができます。根本的な反応モデルを編集するには1は、経路イラストレーターを終了反応インデックスに移動し、そこに反応を見つけ、編集する必要があります。データの不一致を防止し、意図せずに既存の経路を変更するためには、反応物質/生成物を変更するか、既存の経路の視覚化を有する場合、反応モデルから酵素を除去することは不可能です。このように、反応モデルを編集すると、自動的に既存の反応を更新しません視覚化。 1がなければならない反応モデルを変更するために変更が表示されるようにするための経路図に対応する可視化を再追加します。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図6
図6:経路ビューア。右上ビューアインタフェースボタンは、基本的なナビゲーション、ズーム、画面トグルアクションを提供します。中央のビューポートは、クリックしてドラッグする、またはマウスを使用してズームすることでナビゲートできる経路が表示されます。表示された経路要素は、他の経路およびデータベース( 例えば HMDB、DrugBank、UniProtの)にハイパーリンクされています。サイドメニューバーは、ユーザーから提供された参照を持つ経路の説明が表示されます。サイドメニューもタブ「ハイライト」、「分析」、「行いを表示しますwnloads」、および「設定」。「ハイライト」タブには、化合物および酵素が選択され、赤で強調表示することができます。 "" [分析]タブでは、カラーのグラデーションを使用して、経路にマッピングされ、実験的な濃度データを入力することができます。 「ダウンロード」タブには、PNGファイルが小さく、非ベクトル画像ファイルである。対応するダウンロード可能な画像ファイルとデータ交換ファイルへのリンクを提供しています。SVG + BioPAXリンクは機械可読性のために、組み込みBioPAXでより大きなベクトル画像ファイルを提供します。 BioPAX、SBML、SBGN、及びPWMLリンクは別のマシン読み取り可能なフォーマットを提供しています。「設定」タブが表示された経路の画像の視覚的なカスタマイズを可能にします。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図7
図7:代謝経路イメージ。これは、特定の化合物(D-セリン)の生合成および分解を説明し、「伝統的な」代謝経路の一例です。主な代謝産物は、キャンバスの中央に配置され、反応・移送矢印(エッジ)が経路の流れを示しています。エッジと要素が自動的にすなわち接続、一緒に「スナップ」することができます。エレメントポイントスナップ素子側の透明な赤い丸で示され、そしてエッジの開始/終了点をエッジ端部に透明の灰色の円で表されています。選択されたときにスナップ点がホバー透明、緑、緑色に点灯します。ポイントをスナップエッジの開始/終了または要素のいずれかをクリックして最初の、要素にエッジをスナップするために(それが緑色に点灯します)。そして、エッジの開始/終了または接続する必要がある要素のスナップポイントをクリックしてください。エッジは自動的にスナップポイントに自分自身を接続し、unti接続されたまま(ダブルクリックエッジを離れて終点をドラッグするか、別のスナップポイントに接続することにより)それが削除さだリットル。周りのエッジを移動しようとしたとき、これは予期しない結果をもたらすことができますので、誤ってスナップ点を選択に留意することが重要です。選択したスナップ点の固体緑色は、それらが現在選択しているポイントをスナップするためにユーザに警告するためのものです。スナップ点は、それらの上に二度目をクリックすることで選択解除することができます。エッジは、それらの元の要素に再接続することができます。エッジが選択されている場合、「編集選択」メニューリンクした後、「編集エッジ」リンクを訪問。これは、自動的に異なる方向にエッジを接続するためのオプションが表示されます。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図8 <BR /> 図8:疾患経路イメージ。これは、疾患(サルコシンOncometabolite経路)によって影響を受ける臓器を示す疾患経路の一例です。追加の画像要素が増減代謝産物濃度およびそれらの蓄積または消費を描写するために使用されます。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図9
図9:薬物経路イメージ。これは、薬物が代謝される臓器(イブプロフェン経路)を示す薬剤経路の例です。薬物代謝物の周囲の色は通常、ピンクのように描かれています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。


図10:タンパク質シグナル伝達経路のイメージ。これは、異なるタンパク質(EGFR経路)との反応シグナルの集合を示すシグナル伝達経路の例です。タンパク質は、複数の色で描くことができ、それらはタンパク質名またはサブユニットの名前のいずれかによって表すことができます。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図11
図11:単純な経路画像対カラフル。カラフルな経路は、いずれか白か青の背景(a)の上の豊かな生物学的状況で生成することができます。葉酸代謝は、ここで示されています。シンプル、KEGGのような経路はまた、グラムすることができますシンプルな黒と白の表現(B)を使用してenerated。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図12
図12:次善の経路イメージ。次善の経路(TCAサイクル)がどのように見えるかを描いた画像。重複要素と交差するエッジは経路が不可解にします。反応要素が慎重または正しくキャンバスに操作されていない場合に発生することがあります。化合物のためのつ以上の異なるテンプレートタイプ(大、中、小化合物の可視化や医薬品の可視化、補助因子の可視化、シンプルなボトム、左右またはトップ可視化)を持っている要素を操作すると、いくつかの画像の矛盾につながります。テンプレートタイプステップ1.15.2に示されています。目を接続していません電子エッジは経路の悪い解釈につながるイメージの流れに影響を与えます。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

PathWhiz VANTED PathVisio パスウェイツール VisANT
ウェブサーバーはいいいえいいえいいえいいえ
インストール可能なプログラムいいえはいはいはいはい
タンパク質経路はいはいはいいいえはい
代謝経路はいはいはいはいはい
PNG / JPGとして保存はいはいはいいいえいいえ
HTMLとして保存はいいいえいいえはいいいえ
SVGとして保存はいはいはいいいえはい
PDFとして保存はいはいはいはいはい
BioPAXとして保存はいはいはいはいはい
SBMLとして保存はいはいはいはいはい
SBGN-MLとして保存はいはいはいいいえいいえ
識別子のマッピングはいはいはいはいはい
メンブレンレンダリングはいいいえいいえいいえいいえ
オルガネラレンダリングはいいいえいいえいいえいいえ
オルガンレンダリングはいいいえいいえいいえいいえ
色リッチ画像はいいいえいいえいいえいいえ
経路の説明はいいいえいいえはいいいえ
経路DBリンクはいいいえはいはいいいえ
パスウェイ推論はいいいえいいえはいいいえ
EXPT。データオーバーレイいいえはいいいえはいはい
経路解析いいえはいはいはい

表1:比較をフィーチャー。いくつかの一般的な経路編集/レンダリングツールの機能比較。

補足ファイル1:PathWhiz経路のためのTCAサイクルの内容の例補足ファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。

Discussion

単純な代謝経路(TCAサイクル)を作成するために、ここで説明されたプロトコルは、任意の種のための機械読み取り可能な、生物学的に複雑な経路の多種多様を作成するように構成することができます。また、このプロトコルは、1が複製したり、他のユーザーが作成した既存経路を伝播する方法について説明します。このツールを使用して経路を構成する要素を重ねて接続されて各々が反応、相互作用、輸送過程、及びサブ経路の反復ステップごとの加算を必要とします。一緒に、これらのすべてを置くことは、1つは、かなりの生物学的な詳細かつ有用な生物学的なコンテキストを提供カラフルな、視覚的に好ましい経路図を作成することができます。このプロトコルに記載の手順は比較的単純であり、それは経路図を構​​築するのにかかる時間は、経路のサイズと複雑さに依存します。少し練習すると、ほとんどの人は約15〜20の反応からなる高品質の経路図を描画するか、処理することができます約15分でDいくつかの細胞成分。ブランドの新しいユーザーは、同様のサイズと複雑さの経路を生成するために、30から40分ほどかかる場合があります。経路を生成するために必要な時間は、反応/レンダリングする必要があるプロセスの数とおおよそ線形です。

このウェブベースのツールを使用して高品質の経路を作成すると、ソースの材料(本からの経路、オンライン・データベース、実験データ、手描きのスケッチ)と経路の潔癖「アーティスト」の品質とディテールに依存します。これらのセクションは、反応要素(反応物質/製品、酵素、エッジ、画像、ズームボックス、ラベルの作成と編集を記述するので、より高品質の経路図は、セクション1.11、1.15およびプロトコルの1.20に特に注意を払う必要があります生成するために希望される方、および膜)。最良の経路図は、インテリジェント(b)に見られるものなど、できるだけ経路のような多くの既存の表現からの情報を合併しますooks、ポスター、論文、およびオンライン・データベース。高品質の経路を生成するための別の鍵は慎重に(プロトコルのセクション1.11を介して)反応を作成する前に、反応の正確さをチェックしています。関与の反応物、製品、および酵素を確保するために時間と労力を撮影する(既にPathWhizの大規模なデータベースに存在し、その多く)それぞれの種のために適切であることは非常に重要です。反応の細胞位置を認識し、適切な生物学的状況を提供するために、重要な細胞または細胞内構成要素を含むことも重要です。これは、UniProtのようなオンラインデータベースを介して、反応をチェックし確証することによって行うことができます。大幅にエラーを低減します作成される経路のラフ、手描きのスケッチや図面やレンダリングに費やされた合計時間とともに手元にすべての必要な情報を有します。

予想されるように、より大きく、より複雑な経路は気難しい、レンダリングに時間がかかりますularlyは、目的の要素とプロセスがPathWhizのデータベースにまだなっていない場合。大きい方の経路を操作するとき、アクション間の長いラグを防ぐために、セーブモードマニュアルに自動保存モードから切り替えるために、通常は賢明です。経路を複製する場合、ユーザーが生成する経路を待つかもしれない時間の量は、経路内の要素の数によって異なります。ほとんどの経路は、約1〜2分で複製することができます。経路を伝播すると、新たに伝播経路の成功レンダリングはPathWhizがBLAST 17を使用している配列は、種間の相同酵素を発見するために検索し、2種がどの程度似ているかをによって異なります。 BLASTは、酵素のより多くの上で実行する必要があるため、より大きな経路が伝播するように遅くなります。 (酵母とヒトの間で言う)が大幅に異種生物種間の経路を伝播しようとすると、未知のタンパク質の数でレンダリングされた経路になります。これらの「遠く」のpropagated経路は通常、追加手動で編集する必要があります。経路図と経路にすることができる詳細の高度に視覚的な性質のために、合理的に大画面のコンピュータ上で動作するように常に良い考えです(> 20インチまたは、> 50センチ)と、良好なインターネット接続(> 5 Mbps)の。

レンダリングや画面リフレッシュに問題が発生した場合、ユーザーは、トラブルシューティングの少量を行う必要があります。大規模、複雑な経路を更新するために時間がかかりすぎる場合は、ユーザーがページを更新する必要があります。期待通りの経路が伝播しない場合、ユーザーはすべての要素が正しく表示されていることを確認するために、いくつかの手動編集を行う必要があります。反応の要素が表示されていない場合にも、より具体的な例として、ユーザはすべての要素または酵素が適切に選択され、エッジが隠されていないことを確認する必要があります。問題が発生した場合、メインヘッダの「ヘルプ」リンクが有用である可能性があります。チュートリアルです「チュートリアル」タブとユーザーマニュアルの下で入手可能な「ユーザーガイド」タブで利用することができます。どちらも詳細に、ツールの機能の多くを説明します。ユーザガイドは、ユーザが経路をロックし、後でそれを編集したい場合など、特定の機能のための潜在的な限界を、トラブルシューティングや説明するために使用することができます。

このプロトコルを通しておよび添付の図面に示されている例を通じて強調したように、このツールは、任意の(またはほとんどの)他の経路描画ツール( 表1を参照)には見られないユニークな機能を多数提供しています。まず、それは完全にWebベースの、完全にプラットフォームに依存しないです。第二に、それはまた、機械可読フォーマット(BioPAX、SBGN-ML 18、SBML 19、PWML 14)に変換することができ色とりどりの、生物学的に複雑で、視覚的に満足、完全にハイパーリンク経路図のレンダリングと容易な生成をサポートしています。第三に、経路図の属このツールによりテッドは、検索、閲覧選択し、簡単にオンラインデータベース、使いやすいと表示インタフェースを介して検討することができます。第四に、Webツールは、新しい経路と新しい経路要素の共有と世代を奨励する「経路クラウドソーシング "を可能にする、コミュニティの経路の寄与をサポートするように設計されています。

このウェブベースのツールによって生成された経路は、様々な用途に使用することができます。豊かな詳細、完全にハイパーリンクの経路は容易にプロテオミクス、メタボロミクスやシステム生物学アプリケーションのための生物固有のデータベースに統合することができます。ウェブベースのイメージを介して利用可能な詳細は、多くの場合、静止画像を介して、または、単一の教科書や雑誌のページを表示することができるものよりもはるかに大きいようにインターネットアクセス可能な経路は、教育と訓練の目的のために特に有用です。このWebベースのツールは、印刷や出版のために、より適している経路表現の生成をサポートしています。その結果、このウェブベースのツールで生成された多くの画像は、論文、ポスターやスライドプレゼンテーションに登場しています。このウェブサーバーを使用して生成された経路は、システム生物学又は代謝モデリングアプリケーションのためのコンピュータ解析に直接使用されるために(例えば、BioPAXとSBMLのような)テキストベースのデータ交換ファイル形式にエクスポートする経路が可能になります。種間の経路を伝播する推論が、特に非常に最近配列決定されているこれらの種の中で生物学的プロセス、について行うことを可能にします。ない既存のすべての経路が現在PathWhizに存在するが、その公開経路データベースは、新しいクラウドソース経路コレクションの出現につながる、成長し続けています。これらのコレクションは唯一の彼らがうまくいけば、彼らのユニークな生物学や生化学のより深い理解につながる、新しい種に容易に拡張可能ではありません。

Disclosures

著者らは、開示することは何もありません。

Acknowledgments

著者らは財政支援のために、ヘルスリサーチ(CIHR)およびゲノムアルバータ州のカナダの研究所、ゲノムカナダの部門に感謝したいです。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Computer with colour screen N/A N/A  >20 inches or >50 cm
Internet connection  N/A N/A >5 mbps
Modern web browser  N/A N/A Google Chrome (v. 31 and above), Internet Explorer (v. 9 and above), Safari (v. 7 and above), Opera (v. 15 and above) and Firefox (v. 23 and above)

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Michal, G. On representation of metabolic pathways. Biosystems. 47, (1-2), 1-7 (1998).
  2. Kanehisa, M., Sato, Y., Kawashima, M., Furumichi, M., Tanabe, M. KEGG as a reference resource for gene and protein annotation. Nucleic Acids Res. 44, (D1), D457-D462 (2016).
  3. Karp, P., Riley, M., Paley, S. The MetaCyc Database. Nucleic Acids Res. 30, (1), 59-61 (2002).
  4. Kelder, T., et al. WikiPathways: building research communities on biological pathways. Nucleic Acids Res. 40, (Database issue), D1301-D1307 (2011).
  5. Croft, D., et al. The Reactome pathway knowledgebase). Nucleic Acids Res. 42, (Database issue), D472-D477 (2014).
  6. Karp, P. D., et al. Pathway Tools version 13.0: integrated software for pathway/genome informatics and systems biology. Brief Bioinform. 11, (1), 40-79 (2010).
  7. Van Iersel, M. P., et al. Presenting and exploring biological pathways with PathVisio. BMC Bioinformatics. 9, 399 (2008).
  8. Demir, E., et al. The BioPAX community standard for pathway data sharing. Nat. Biotechnol. 28, (9), 935-942 (2010).
  9. Shannon, P., et al. Cytoscape: A Software Environment for Integrated Models of Biomolecular Interaction Networks. Genome Res. 13, (11), 2498-2504 (2003).
  10. Salomonis, N., et al. GenMAPP 2: new features and resources for pathway analysis. BMC Bioinformatics. 8, 217 (2007).
  11. Elliott, B., et al. PathCase: pathways database system. Bioinformatics. 24, (21), 2526-2533 (2008).
  12. Hu, Z., et al. VisANT 3.0: new modules for pathway visualization, editing, prediction and construction. Nucleic Acids Res. 35, (Web Server), W625-W632 (2007).
  13. Jewison, T., et al. SMPDB 2.0: Big Improvements to the Small Molecule Pathway Database. Nucleic Acids Res. 42, (D1), D478-D484 (2013).
  14. Pon, A., et al. Pathways with PathWhiz. Nucleic Acids Res. 43, (W1), W552-W559 (2015).
  15. Sajed, T., et al. ECMDB 2.0: A richer resource for understanding the biochemistry of E. coli. Nucleic Acids Res. 44, (D1), D495-D501 (2015).
  16. Wishart, D., Mandal, R., Stanislaus, A., Ramirez-Gaona, M. Cancer Metabolomics and the Human Metabolome Database. Metabolites. 6, (1), 10 (2016).
  17. Altschul, S. F., Gish, W., Miller, W., Myers, E. W., Lipman, D. J. Basic local alignment search tool. J. Mol. Biol. 215, (3), 403-410 (1990).
  18. Le Novere, N., et al. The Systems Biology Graphical Notation. Nat. Biotechnol. 27, (8), 735-741 (2009).
  19. Hucka, M., et al. The systems biology markup language (SBML): a medium for representation and exchange of biochemical network models. Bioinformatics. 19, (4), 524-531 (2003).
生成高品質の機械可読の生物学的経路のためのWebツール
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ramirez-Gaona, M., Marcu, A., Pon, A., Grant, J., Wu, A., Wishart, D. S. A Web Tool for Generating High Quality Machine-readable Biological Pathways. J. Vis. Exp. (120), e54869, doi:10.3791/54869 (2017).More

Ramirez-Gaona, M., Marcu, A., Pon, A., Grant, J., Wu, A., Wishart, D. S. A Web Tool for Generating High Quality Machine-readable Biological Pathways. J. Vis. Exp. (120), e54869, doi:10.3791/54869 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter