第9章生物分子网络软件实习-12-16

1、 生物分子网络软件实习生物分子网络软件实习 网络结构显示与分析网络结构显示与分析内容提纲：内容提纲：1.背景介绍背景介绍2.熟悉熟悉Cytoscape软件界面和操作，熟悉网络软件界面和操作，熟悉网络文件格式文件格式3.导入网络数据，插件下载安装和使用导入网络数据，插件下载安装和使用4.网络模型分析网络模型分析Cytoscape- 开源的系统生物学网络分析软件开源的系统生物学网络分析软件Cytoscape 开源的生物信息学软件平台 an open source bioinformatics software platform 可视化Visualizing mol

2、ecular interaction networks and biological pathways 数据整合Integrating networks with annotations, gene expression profiles and other state data 插件Plugins are available for network and molecular profiling analyses, new layouts, additional file format support, scripting, and connection with databasesCyto

3、scape目前最新版本目前最新版本: 2.7.0Cytoscape Cytoscape 2.6.3可由/download.php?file=cyto2_6_3 下载得到，下载前需要进行简单的注册，输入姓名、单位、email信息即可。 Cytoscape同时支持Windows、Mac和Linux/Unix。 Cytoscape基于java平台，需首先安装java运行环境，该软件可由http:/ 下载得到。在本教案中我们选择windows版本的Cytoscape, 下载安装。2341Cytoscape可以直接导入网络数据可以直接导入网络数据（Remote），也

4、可以打开本地文件），也可以打开本地文件（Local） 。在本练习中，选择点击本地文件在本练习中，选择点击本地文件(Local),选中选中sampleData文件夹中的文件夹中的test.sif, 然然后点击后点击Import. PFN1ppWIREPFN1ppXPO6PFN1ppAPBB1IPPFN1ppENAHPFN1ppMLLT4PFN1ppVASPPFN1ppWASLPFN1ppGPHNA1BGppCRISP3SEMG1 ppSEMG2SEMG1 ppTGM1SEMG1 ppPRKCAKLK3ppPZPKLK3ppFN1KLK3ppSERPINA5KLK3ppIGFBP3. pp .可用

5、写字板打开相互作用网络文件可用写字板打开相互作用网络文件(sif格式格式)左右两列（左右两列（1和和3列）分别是两个有相互作用列）分别是两个有相互作用关系的蛋白名字关系的蛋白名字中间的中间的“pp”(第第2列列)为蛋白蛋白相互作用缩为蛋白蛋白相互作用缩写（写（Protein Protein）文件可用文件可用excel自建，相互作用的类型还有自建，相互作用的类型还有pd(protein DNA ), 123在导入完毕的时候出现的时候，出现如下提示框，表明有在导入完毕的时候出现的时候，出现如下提示框，表明有216个目标基因，个目标基因，203个互相联系。点击个互相联系。点击Close，结束提示框。

6、，结束提示框。一个红点表示一个生一个红点表示一个生物网络节点，点击任物网络节点，点击任一红点后，可在下方一红点后，可在下方Data Panel窗口看到窗口看到其其ID信息。信息。导入表达数据导入表达数据库库点击点击Select选择选择test_expression.pvals文件文件表达数据库的文件格式：表达数据库的文件格式：123123内参基因表达量目的基因表达量2log如果目的基因如果目的基因和内参基因相和内参基因相同，那数值就同，那数值就为为“0”点击Open VizMapper Cytoscape：plugins分析插件（分析插件（Analysis Plugins） ：用来分析网络：用

7、来分析网络 网络属性插件（网络属性插件（Network and Attribute I/O Plugins）：用来帮助导入不同格）：用来帮助导入不同格式的数据信息式的数据信息 网络推理插件（网络推理插件（Network Inference Plugins）：用于推理新网络）：用于推理新网络功能增强插件（功能增强插件（Functional Enrichment Plugins） ：用于网络功能增强：用于网络功能增强通讯通讯/ /脚本插件（脚本插件（Communication/Scripting Plugins）：）： 用于通讯和或编辑用于通讯和或编辑CytoscapeCytoscape脚本脚本其

8、他：不属于以上任何一种其他：不属于以上任何一种BiNGO: determine which Gene Ontology (GO) categories are statistically over-represented in a set of genes.Cerebral: Given an interaction network and subcellular localization annotation, Cerebral automatically generates a view of the network in the style of traditional pathway

9、diagrams, providing an intuitive interface for the exploration of a biological pathway or system.Cytoprophet:It is a tool to help researchers to infer new potential protein (PPI) and domain (DDI) interactions.Agilent Literature Search: build networks by extracting interactions from scientific litera

10、ture./plugins.phpCytoscape插件下载插件下载http:/www.psb.ugent.be/cbd/papers/BiNGO/下载得到的下载得到的BiNGO.jar存放到存放到程序安装目录下的程序安装目录下的plugins插件安装后：插件安装后：插件安装前：插件安装前：GO (Gene Ontology) Gene OntologyGene Ontology在在“功能类功能类”的层面上概括了基因的层面上概括了基因参与的生命过程。在基因表达谱分析中，参与的生命过程。在基因表达谱分析中，GOGO常用常用于提供基因功能分类标签和基因功能研究

11、的背景于提供基因功能分类标签和基因功能研究的背景知识。知识。 Gene OntologyGene Ontology可以用来发掘与基因差异表达现象可以用来发掘与基因差异表达现象关联的关联的“单个特征基因功能类单个特征基因功能类”或或“多个特征功多个特征功能类能类”的组合。的组合。 http:// /新建文件名字新建文件名字勾选后，基因名字从下方输入勾选后，基因名字从下方输入选择生物功能分类选择生物功能分类选择生物种属选择生物种属Integrated genomic and proteomic analys

12、es of a systematically perturbed metabolic network.Ideker, T., Thorsson, V., Ranish, J.A., Christmas, R., Buhler, J., Eng, J.K., Bumgarner, R., Goodlett, D.R., Aebersold, R. and Hood, L. (2001) Science, 292, 929-934.取名取名“Gal”逐一敲入逐一敲入gal1gal7,以空格分开以空格分开点击运行点击运行基因名字可以手动输基因名字可以手动输入，也可以从节点复入，也可以从节点复制得到制

13、得到Cerebral Cerebral 插件插件 CerebralCerebral插件可以根据已有数据自动生成一个以插件可以根据已有数据自动生成一个以“分子在分子在亚细胞单位内空间分布以及其分子互作亚细胞单位内空间分布以及其分子互作”为基础的高度可为基础的高度可视化的网络结构图。视化的网络结构图。 不同的分子根据其所在细胞结构位置，在结构图中被分配不同的分子根据其所在细胞结构位置，在结构图中被分配在不同的结构层面，同时它们的功能与互作关系也被清晰在不同的结构层面，同时它们的功能与互作关系也被清晰的表现出来。的表现出来。 CerebralCerebral插件可以处理拥有上千个节点的庞大网络插件可

14、以处理拥有上千个节点的庞大网络。下载下载Cerebral Cerebral 插件插件/plugins2.php 分析插件分类下面http:/www.pathogenomics.ca/cerebral/index.html 需要下载两个文件：需要下载两个文件： cerebral2.0.jar和和prefuse.jar安装安装Cerebral 插件插件将将cerebral2.0.jar和和prefuse.jar两个文件同时存放到程序安装目录下两个文件同时存放到程序安装目录下的的plugins文件夹文件夹重新启动重新启动Cytoscape软件软件导入数据

15、导入数据 ImportNetwork（multiple file types） 导入导入tlr4_sif.sif文件文件 ImportNode Attributes 分别导入分别导入tlr4_localization.noa和和tlr4_function.noa文件文件noa文件文件 用记事本打开用记事本打开tlr4_localization.noa文件文件 点击点击Create Cerebral viewCytoprophet: 预测蛋白及结构域相互作用插件预测蛋白及结构域相互作用插件/index.php/download从插件菜单（从

16、插件菜单（Plugins）中打开）中打开cytoprophet插件插件首先导入首先导入cytoprophet.sif文件文件1. 选择整个网络作选择整个网络作为预测对象；为预测对象；2. 选择选择MSSC算法；算法；3. 选择同时预测选择同时预测DDI Network和和GO Distances。运行后，分别得到蛋白相互作用关系的运行后，分别得到蛋白相互作用关系的窗口和蛋白结构域相互作用关系的窗口窗口和蛋白结构域相互作用关系的窗口在数据面板（在数据面板（Data panel）中选择要显示的节点属性中选择要显示的节点属性查看节点属性查看节点属性选择边属性浏览选择边属性浏览选中要显示的边属性选中要

17、显示的边属性查看边的属性查看边的属性Agilent Literature Search文献检索插件文献检索插件/cyto_web/plugins/index.php检索结果显示区域检索结果显示区域检索内容检索内容检索关键词检索关键词是否同时检是否同时检索别名索别名是否同时使用检索内容要求检索是否同时使用检索内容要求检索生物种属生物种属检索条件检索条件编辑区编辑区运行控制按钮运行控制按钮如何建立如何建立beta-catenin, p53, wnt5, ifnb, nfatc, il6六个基因在皮肤黑色六个基因在皮肤黑色素瘤（素瘤（Melanoma）的发

18、生发展中的相互作用网络分析模型？）的发生发展中的相互作用网络分析模型？找到与输入检索找到与输入检索内容相关的内容相关的47篇篇最新文献最新文献同时会自动生成同时会自动生成所检索到结果的所检索到结果的网络结构图网络结构图黄色节点代表检黄色节点代表检索关键词节点索关键词节点选中某个点，右键点击后可以查看与选中某个点，右键点击后可以查看与这个点相关的文献这个点相关的文献选中某个点，右键点击后也可以链接选中某个点，右键点击后也可以链接到网上数据库查看相关信息到网上数据库查看相关信息选择检索数据库，默认选择检索数据库，默认Pubmed，可同时或分别使用可同时或分别使用OMIM，USPTO同样的检索内容，

19、同样的检索内容，共找到共找到134篇最新篇最新的文献、专利等的文献、专利等与输入检索内容与输入检索内容相关相关自动生成一个由自动生成一个由753个节点组成的个节点组成的复杂网络复杂网络应用实例：应用实例：1.从已有网络数据库导入目标网络分析模型从已有网络数据库导入目标网络分析模型2.网络分析网络分析Public data repositories Protein-protein interaction data BOND, DIP, MINT, MIPS, InACT, Protein-DNA interaction data BIND, Transfac, Metabolic pathway

20、 data BioCyc, KEGG, WIT, Text-mining, coexpression Pre-BIND, Tmm, http:/ 从已有网络数据库导入目标网络分析模型从已有网络数据库导入目标网络分析模型在搜索框输入在搜索框输入“PTEN”1. 从已有网络数据库导入目标网络分析模型从已有网络数据库导入目标网络分析模型搜索结果页面，点击搜索结果页面，点击Interactions1. 从已有网络数据库导入目标网络分析模型从已有网络数据库导入目标网络分析模型1. 从已有网络数据库导入目标网络分析模型从已有网络数据库导入目标网络分析模型Interactions结果页面，结果页面，点击点击

21、Export ResultsCytoscape SIF 存为存为PTEN.SIF文件文件用用Cytoscape导入下载的网络文件导入下载的网络文件（C:ZCNIshixi6sampleData）得到的信息：得到的信息：1. 目标基因和其它基目标基因和其它基因的相互关系因的相互关系2. 网络结构网络结构可进行的下一步工作：可进行的下一步工作：1. 确定研究基因确定研究基因2. 基因表达研究基因表达研究3. 蛋白质组学研究蛋白质组学研究4. 1. 从已有网络数据库导入目标网络分析模型从已有网络数据库导入目标网络分析模型应用实例：应用实例：1.从已有网络数据库导入目标网络分析模型从已有网络数据库导入目标网络分析模型2.网络分析网络分析2. 网络分析网络分析 G2 G G PTEN G2 G GGTPPI3K PIP2 PIP3GEFs RAC-GDP(-)Actin polymerisation RAC-GTP(+)The role of PI3K, PT