16 Жовтня, 2014
0
Cytoscape (сайтоскейп, в русском биоинформатическом сленге – цитоскейп) – свободная биоинформатическая платформа с открытым исходным кодом, предназначенная для визуализации сетей молекулярных взаимодействий и биологических путей с возможностью использования дополнительных данных, таких как функциональная аннотация, информация об уровне экспрессии генов и пр..
Cytoscape был разработан в Институте системной биологии в Сиэтле в 2002 году. Сейчас поддержку программы осуществляет Международный консорциум разработчиков программ с открытым кодом. Первая версия программы, Cytoscape 0.8, была выпущена в июле 2002 года, последующие релизы 0.9 и 1.0 последовали в ноябре 2002 и марте 2003 соответственно. Последняя стабильная версия серии 1.0 имела номер 1.1.1. Серия 2.0 обновлялась с 2004 до 2012 года, после чего в 2013 году было положено начало серии 3.xx. Последней версией программы является 3.1.1.
Несмотря на то, что исходно Cytoscape был разработан для биологических исследований, сейчас он широко используется для решения различных задач по анализу сетей и их визуализации. Дополнительные функции доступны в виде плагинов, которые могут менять дизайн сетей, обеспечивать поддержку дополнительных файловых форматов и связь с разными базами данных. Плагины могут быть написаны на основе Java любым пользователем. Большинство плагинов свободно доступно в Cytoscape App Store.
Базовые возможности Cytoscape
Cytoscape поддерживает много стандартных форматов, передающих взаимодействия молекул и их аннотацию: SIF (Simple Interaction Format), GML, XGMML, BioPAX, PSI-MI, GraphML, KGML (KEGG XML), SBML, OBO и Gene Association. Текстовые файлы с разделителями, а также формат Excel поддерживаются программой. Пользователь может импортировать файлы, содержащие данные об уровнях экспрессии генов и GO аннотацию, загружать и сохранять произвольные атрибуты на вершинах и ребрах сети (графа). Например, к вершинам, обозначающим белки, может быть приписана их функция, а к ребрам, обозначающим взаимодействия между белками, достоверность этих взаимодействий, эту информацию можно получить из базы данных STRING.
В силу того, что Cytoscape поддерживает широкий спектр форматов, его легко можно совмещать с другими программами. Например, если пользователь работал с сетями в программах igraph или Bioconductor, Cytoscape может загрузить файлы выдачи этих программ, провести анализ и сохранить результаты, например, в формате PSI-MI, который дальше может быть использован для обработки другими биоинформатическими программами или скриптами.
Cytoscape способен напрямую подключаться к сторонним базам данных, загружать сети и аннотацию. В настоящее время поддерживаются следующие базы данных: Pathway Commons, IntAct, BioMart, NCBI Entrez Gene.
Текущее состояние работы может быть сохранено в виде файла сессии, который включает в себя все настройки, анализируемые сети, их визуализацию, стили, состояние рабочего окна, плагинов и пр. Файл сессии имеет расширение Cytoscape Session (.cys).
В Cytoscape возможны разнообразные способы визуального представления сетей (графов): циклический, в виде дерева, force-directed и пр.. Также пользователь может по-своему организовывать анализируемую сеть. Наложенные на сеть уровни экспрессии и значения p-value могут быть отображены в виде цвета вершин или ребер, толщины или цвета краевых линий и пр.. Пользователь может воспользоваться готовыми схемами визуализации и настроить их самостоятельно.
Cytoscape позволяет сохранять изображения в высоком качестве. Поддерживает следующие форматы: PDF, PS, SVG, PNG, JPEG и BMP.
Просмотр сетей в Cytoscape облегчен возможностью увеличения и уменьшения изображений, их прокрутки, ручного редактирования. Чтобы упростить работу с огромными сетями (например, содержащими более 100 000 вершин или ребер), имеется окно «вида с птичьего полёта».
Cytoscape позволяет производить поиск вершин или ребер по их названиям.
Пользователь может выделить подсеть вершин и/или ребер, обладающих какими-либо свойствами. Например, пользователь может выбрать все вершины, имеющие степень больше установленного порога, имеющие определённую функциональную аннотацию, или все вершины, обозначающие гены, чей уровень экспрессии сильно изменился хотя бы в одном эксперименте в соответствие с p-value, загруженными вместе с данными об уровнях экспрессии. Пользователь может создать новую сеть, выделив часть предыдущей.
При исследовании сетей взаимодействия генов Cytoscape делает возможным поиск отдельных участков, которые состоят из генов с высокой экспрессионной активностью. Более того, в любом изучаемом объекте можно осуществлять поиск участков с высокой связностью элементов, или кластеров.
К данной программе доступны приложения для исследования сетей и молекулярных профилей. Cytoscape создан на платформе Java, поэтому можно создавать дополнительные приложения для импорта данных, их анализа и визуализации. Множество приложений доступны на Cytoscape App Store. Большинство приложений можно устанавливать с помощью менеджера App Manager или напрямую из App Store.
Можно использовать любой язык в файлах с данными. Многие функции и приложения Cytoscape поддерживают несколько языков, включая восточно-азиатские.
Ссылки
