實(shí)習(xí)系統(tǒng)生物學(xué)軟件實(shí)習(xí)PPT課件

1 系統(tǒng)生物學(xué)軟件學(xué)習(xí) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)顯示與分析 2 內(nèi)容提綱 背景介紹熟悉Cytoscape軟件界面和操作 熟悉網(wǎng)絡(luò)文件格式導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù) 插件下載安裝和使用網(wǎng)絡(luò)模型分析 3 Integratedgenomicandproteomicanalysesofasystematicallyperturbedmetabolicnetwork Ideker T Thorsson V Ranish J A Christmas R Buhler J Eng J K Bumgarner R Goodlett D R Aebersold R andHood L 2001 Science 292 929 934 4 MicroarrayDataSample 5 Cytoscape 開(kāi)源的系統(tǒng)生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)分析軟件www cytoscape org 6 Cytoscape 開(kāi)源的生物信息學(xué)軟件平臺(tái)anopensourcebioinformaticssoftwareplatform可視化Visualizingmolecularinteractionnetworksandbiologicalpathways數(shù)據(jù)整合Integratingnetworkswithannotations geneexpressionprofilesandotherstatedata插件Pluginsareavailablefornetworkandmolecularprofilinganalyses newlayouts additionalfileformatsupport scripting andconnectionwithdatabases 7 Cytoscape目前最新版本 2 8 3 8 Cytoscape Cytoscape2 8 3可由http chianti ucsd edu Cyto 2 8 3 Cytoscape 2 8 3 windows 32bit exe下載得到 下載前需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的注冊(cè) 輸入姓名 單位 email信息即可 Cytoscape同時(shí)支持Windows Mac和Linux Unix Cytoscape基于java平臺(tái) 需首先安裝java運(yùn)行環(huán)境 該軟件可由 9 2 3 4 1 10 11 Cytoscape可以直接導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù) Remote 也可以打開(kāi)本地文件 Local 在本練習(xí)中 選擇點(diǎn)擊本地文件 Local 選中sampleData文件夾中的HumanInteractome subset sif 然后點(diǎn)擊Import 12 HIVEP1protein proteinATXN1AXIN2protein proteinAPCAXIN2protein proteinCTNNB1CDC2protein proteinCDC25ACDC2protein proteinAPLP2CDC2protein proteinCHEK1CDC2protein proteinCSNK2BCDC2protein proteinBRCA1CDC2protein proteinARCDC2protein proteinHMGA1CDC2protein proteinITPR1CDC2protein proteinVIMCDC2protein proteinE2F1 protein protein 可用寫(xiě)字板打開(kāi)相互作用網(wǎng)絡(luò)文件 sif格式 左右兩列 1和3列 分別是兩個(gè)有相互作用關(guān)系的蛋白名字中間的 protein protein 第2列 為蛋白蛋白相互作用文件可用excel自建 1 2 3 13 在導(dǎo)入完畢的時(shí)候出現(xiàn)的時(shí)候 出現(xiàn)如下提示框 表明有821個(gè)節(jié)點(diǎn) 目標(biāo)基因 和8677條邊 相互作用 點(diǎn)擊Close 結(jié)束提示框 14 一個(gè)紅點(diǎn)表示一個(gè)生物網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 點(diǎn)擊任一紅點(diǎn)后 可在下方DataPanel窗口看到其ID信息 15 16 導(dǎo)入表達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù) 17 點(diǎn)擊Select 18 表達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)的文件格式 用excel打開(kāi)基因表達(dá)文件 Pellegrini et al Data txt A列是基因名 B列是其entrenzid號(hào) C列是此次芯片實(shí)驗(yàn)所用的對(duì)應(yīng)探針編號(hào) D E列是本次實(shí)驗(yàn) 敲除CREB及其對(duì)照 的表達(dá)量 F列是對(duì)應(yīng)的p值 G列是敲除得到的基因表達(dá)量改變倍數(shù) H列是該基因是否能跟CREB結(jié)合的信息 19 點(diǎn)擊OpenVizMapper 20 將新生成的可視化樣式確定為 default2 21 22 23 找到NodeShape 雙擊 選擇pvalue值 在下一行的MappingType選擇ContinuousMapper 設(shè)置節(jié)點(diǎn)形狀 并單擊graphicalview 在彈出的編輯頁(yè)面內(nèi) 先點(diǎn)擊Add 接著把其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)拖至左側(cè)p值為0 05處 雙擊左側(cè)的圓形 選擇rectangle 24 p 0 05的點(diǎn)將會(huì)用正方形表示 25 26 回到菜單欄 27 得到一張表達(dá)上調(diào)新網(wǎng)絡(luò)圖 28 Cytoscape plugins 29 BiNGO determinewhichGeneOntology GO categoriesarestatisticallyover representedinasetofgenes Cytoprophet Itisatooltohelpresearcherstoinfernewpotentialprotein PPI anddomain DDI interactions AgilentLiteratureSearch buildnetworksbyextractinginteractionsfromscientificliterature 30 http apps cytoscape org Cytoscape插件下載 31 32 33 http www psb ugent be cbd papers BiNGO 下載得到的BiNGO jar存放到程序安裝目錄下的plugins 34 插件安裝后 插件安裝前 35 36 GO GeneOntology GeneOntology在 功能類 的層面上概括了基因參與的生命過(guò)程 在基因表達(dá)譜分析中 GO常用于提供基因功能分類標(biāo)簽和基因功能研究的背景知識(shí) GeneOntology可以用來(lái)發(fā)掘與基因差異表達(dá)現(xiàn)象關(guān)聯(lián)的 單個(gè)特征基因功能類 或 多個(gè)特征功能類 的組合 http www geneontology org 37 新建文件名字 勾選后 基因名字從下方輸入 選擇生物功能分類 選擇生物種屬 38 Integratedgenomicandproteomicanalysesofasystematicallyperturbedmetabolicnetwork Ideker T Thorsson V Ranish J A Christmas R Buhler J Eng J K Bumgarner R Goodlett D R Aebersold R andHood L 2001 Science 292 929 934 39 取名 Gal 逐一敲入gal1 gal7 以空格分開(kāi) 點(diǎn)擊運(yùn)行 基因名字可以手動(dòng)輸入 也可以從節(jié)點(diǎn)復(fù)制得到 40 41 Cytoprophet 預(yù)測(cè)蛋白及結(jié)構(gòu)域相互作用插件http cytoprophet cse nd edu index php download 42 從插件菜單 Plugins 中打開(kāi)cytoprophet插件 43 首先導(dǎo)入cytoprophet sif文件 44 1 選擇整個(gè)網(wǎng)絡(luò)作為預(yù)測(cè)對(duì)象 2 選擇MSSC算法 3 選擇同時(shí)預(yù)測(cè)DDINetwork和GODistances 45 運(yùn)行后 分別得到蛋白相互作用關(guān)系的窗口和蛋白結(jié)構(gòu)域相互作用關(guān)系的窗口 46 在數(shù)據(jù)面板 Datapanel 中選擇要顯示的節(jié)點(diǎn)屬性 47 查看節(jié)點(diǎn)屬性 48 選擇邊屬性瀏覽 選中要顯示的邊屬性 49 查看邊的屬性 50 AgilentLiteratureSearch文獻(xiàn)檢索插件http chianti ucsd edu cyto web plugins lucenesearch php 51 52 檢索結(jié)果顯示區(qū)域 檢索內(nèi)容 檢索關(guān)鍵詞 是否同時(shí)檢索別名 是否同時(shí)使用檢索內(nèi)容要求檢索 生物種屬 檢索條件編輯區(qū) 運(yùn)行控制按鈕 53 如何建立beta catenin p53 wnt5 ifnb nfatc il6六個(gè)基因在皮膚黑色素瘤 Melanoma 的發(fā)生發(fā)展中的相互作用網(wǎng)絡(luò)分析模型 54 找到與輸入檢索內(nèi)容相關(guān)的47篇最新文獻(xiàn) 55 選中某個(gè)點(diǎn) 右鍵點(diǎn)擊后可以查看與這個(gè)點(diǎn)相關(guān)的文獻(xiàn) 56 57 選中某個(gè)點(diǎn) 右鍵點(diǎn)擊后也可以鏈接到網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫(kù)查看相關(guān)信息 58 選擇檢索數(shù)據(jù)庫(kù) 默認(rèn)Pubmed 可同時(shí)或分別使用OMIM USPTO 59 同樣的檢索內(nèi)容 共找到136篇最新的文獻(xiàn) 專利等與輸入檢索內(nèi)容相關(guān) 60 自動(dòng)生成一個(gè)由632個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) 61 GeneMANIA http apps cytoscape org apps genemania 62 GeneMANIA網(wǎng)絡(luò)分類 共表達(dá) 基因表達(dá)數(shù)據(jù) 如果兩個(gè)基因的表達(dá)水平在相關(guān)基因表達(dá)研究中是相似的 那它們就是共表達(dá) 大部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于GEO 而該插件只是從發(fā)表的文獻(xiàn)中收集 物理相互作用 蛋白質(zhì)互作數(shù)據(jù) 這些數(shù)據(jù)是從BioGRID和PathwayCommons數(shù)據(jù)庫(kù)獲取的 遺傳學(xué)相互作用 即兩個(gè)基因的產(chǎn)物功能上是相關(guān)的 干擾一個(gè)基因產(chǎn)生的影響可以通過(guò)干擾另一個(gè)基因而減弱 這些數(shù)據(jù)來(lái)源于相關(guān)研究和BioGRID數(shù)據(jù)庫(kù) 共有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域數(shù)據(jù)來(lái)源于InterPro SMART和Pfam數(shù)據(jù)庫(kù) 共定位 即不同基因在同一組織中表達(dá)或者它們的蛋白質(zhì)產(chǎn)物定位到同一區(qū)域 通路 如果兩個(gè)基因的產(chǎn)物參與通路中的同一反應(yīng) 那它們就是相關(guān)的 數(shù)據(jù)主要來(lái)源于Reactome BioCyc和PathwayCommons 預(yù)測(cè) 預(yù)測(cè)基因間的功能聯(lián)系或者蛋白質(zhì)互作 63 從插件菜單 Plugins 中打開(kāi)GeneMANIA插件 點(diǎn)擊Search選項(xiàng) 就可以進(jìn)入搜索頁(yè)面了 64 當(dāng)我們首次使用這款插件時(shí) 頁(yè)面會(huì)顯示 你沒(méi)有安裝任意一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù) 所以要先安裝數(shù)據(jù)庫(kù) 這里我們選擇第一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù) 同時(shí)在下方的選項(xiàng)中選擇 core 然后點(diǎn)擊 Download 就可以下載了 65 66 當(dāng)我們安裝完數(shù)據(jù)庫(kù) 再次點(diǎn)擊 Search 就會(huì)進(jìn)入下面的搜索編輯頁(yè)面 頁(yè)面上方會(huì)顯示我們之前已安裝的數(shù)據(jù)庫(kù) 67 MRE11ARAD51MLH1MSH2DMC1RAD51AP1RAD50MSH6XRCC3PCNAXRCC2 將Genesymbol分行列舉 每行一個(gè) 保存在文本文檔中 使用時(shí)直接復(fù)制就可以 本次操作使用的基因列表如下 68 當(dāng)程序運(yùn)行完 就會(huì)出現(xiàn)下面的頁(yè)面 主要分兩部分 一部分是網(wǎng)絡(luò)顯示區(qū)域 一部分是結(jié)果面板 69 頁(yè)面中的初始網(wǎng)絡(luò)是很多網(wǎng)絡(luò)的綜合 比如蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò) 遺傳學(xué)互作網(wǎng)絡(luò) 如果想把某一類網(wǎng)絡(luò)單獨(dú)分離出來(lái) 我們可以單擊結(jié)果面板中的選項(xiàng) 比如 Co expression 同時(shí) Co expression 下拉菜單中有很多子網(wǎng)絡(luò) 也可以單擊打開(kāi) 如下圖 70 當(dāng)然網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)和邊都是有屬性的 屬性顯示方法和Cytoprophet插件是一樣的 即在屬性顯示面板中選擇想要顯示的節(jié)點(diǎn)屬性或者邊屬性就可以了 71 選擇屬性以后 再點(diǎn)擊網(wǎng)絡(luò) 就會(huì)在屬性面板顯示網(wǎng)絡(luò)包含的所有節(jié)點(diǎn)和邊的屬性了 72 點(diǎn)擊結(jié)果面板的 Genes 結(jié)果面板的下方就會(huì)顯示網(wǎng)絡(luò)中包含的所有基因 其中綠色標(biāo)注的是我們最初提交的基因列表 同時(shí)點(diǎn)擊基因名稱前的三角標(biāo)志 就會(huì)在基因的下方顯示相關(guān)注釋 73 同樣的 點(diǎn)擊 Functions 就會(huì)顯示在GO數(shù)據(jù)庫(kù)的分子功能注釋中 每一類功能所包含的基因 同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)顯示區(qū)域用黃色將它們顯示出來(lái) 如下圖 74 最后我們通過(guò) File Export CurrentNetWorkViewasGraphics 將網(wǎng)絡(luò)以 pdf或者 png的格式保存下來(lái)就可以了 下圖是保存的Co expression網(wǎng)絡(luò) 75 另外 我們可以通過(guò)結(jié)果面板下方的 Exportresults 把網(wǎng)絡(luò)以文本形式導(dǎo)出 然后我們可以使用寫(xiě)字板打開(kāi)瀏覽 76 應(yīng)用實(shí)例 從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型網(wǎng)絡(luò)分析 77 Publicdatarepositories Protein proteininteractiondataBOND DIP MINT MIPS InACT Protein DNAinteractiondataBIND Transfac MetabolicpathwaydataBioCyc KEGG WIT Text mining coexpressionPre BIND Tmm 78 此網(wǎng)站需要注冊(cè)后免費(fèi)使用 1 從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型 79 在搜索框輸入 PTEN 1 從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型 80 搜索結(jié)果頁(yè)面 點(diǎn)擊Interactions 1 從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型 81 1 從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型 Interactions結(jié)果頁(yè)面 點(diǎn)擊ExportResults CytoscapeSIF 存為PTEN SIF文件 82 用Cytoscape導(dǎo)入下載的網(wǎng)絡(luò)文件 C ZCNI shixi6 sampleData 得到的信息 目標(biāo)基因和其它基因的相互關(guān)系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可進(jìn)行的下一步工作 確定研究基因基因表達(dá)研究蛋白質(zhì)組學(xué)研究 1 從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型 83 應(yīng)用實(shí)例 從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型網(wǎng)絡(luò)分析 84 2 網(wǎng)絡(luò)分析 G 2 G G PTEN PI3K PIP2 PIP3 GEFs