Доктор Вероника Эспиноза, 2022 г. / Twitter @Verukita1

Биоинформатику можно определить как «применение вычислительных инструментов для организации, анализа, понимания, визуализации и хранения информации, связанной с биологическими макромолекулами» [1].

ВВЕДЕНИЕ

Беспрецедентное количество биологических данных было получено благодаря проекту генома человека и проектам секвенирования других организмов. Огромный спрос на анализ и интерпретацию этих данных удовлетворяется развивающейся наукой биоинформатики. Биоинформатика определяется как применение инструментов вычисления и анализа для сбора и интерпретации биологических данных. Это междисциплинарная область, которая использует информатику, математику, физику и биологию. Биоинформатика необходима для управления данными в современной биологии и медицине [2].

Основными инструментами биоинформатика являются компьютерные программы и Интернет. Основным видом деятельности является анализ последовательности ДНК и белков с использованием различных программ и баз данных, доступных во всемирной сети. Любой, от клиницистов до молекулярных биологов, имеющий доступ к Интернету и соответствующим веб-сайтам, теперь может свободно узнавать состав биологических молекул, таких как нуклеиновые кислоты и белки, с помощью основных биоинформационных инструментов [2].

В этом разделе описаны 4 биоинформационных инструмента с открытым исходным кодом (веб-интерфейс).

1.-ShinyGO 0.76.3

ShinyGO — это интуитивно понятное графическое веб-приложение, которое может помочь исследователям получить полезную информацию из наборов генов.

ShinyGO основан на большой базе данных аннотаций, полученной из Ensembl и STRING-db, для 59 видов растений, 256 животных, 115 видов архей и 1678 видов бактерий. Новые функции ShinyGO включают графическую визуализацию результатов обогащения и характеристик генов, а также доступ к интерфейсу прикладной программы к KEGG и STRING для поиска схем путей и сетей белок-белковых взаимодействий [3].

ShinyGO — это приложение Shiny, разработанное на основе нескольких пакетов R/Bioconductor и большой базы данных аннотаций и путей, составленной из множества источников.

Для видов с полностью секвенированными геномами ShinyGO отображает хромосомное расположение всех генов в пользовательском списке и проводит статистический анализ геномных особенностей. Он определяет, случайным ли образом распределены гены в хромосомах, используя критерий хи-квадрат, по сравнению со всеми другими фоновыми генами в геноме.

ShinyGO разрабатывается и поддерживается небольшой командой из Университета штата Южная Дакота (SDSU). Команда состоит из Xijin Ge (PI), Jianli Qi (научный сотрудник) и двух талантливых аспирантов (Emma Spors и Ben Derenge) [3].

Изучите этот инструмент здесь

2.-Просмотрщик NGL

NGL Viewer — это набор инструментов для молекулярной графики в Интернете. WebGL используется для отображения таких молекул, как белки и ДНК/РНК, в различных представлениях.

Интерактивная визуализация очень больших макромолекулярных комплексов в Интернете становится сложной задачей, поскольку экспериментальные методы развиваются с беспрецедентной скоростью и создают структуры все большего размера.

NGL Viewer позволяет интерактивно загружать и визуализировать молекулярные комплексы с миллионами атомов. Полностью используя возможности современных веб-браузеров, таких как WebGL, для молекулярной графики, зритель может в интерактивном режиме отображать большие молекулярные комплексы, а также не зависит от вывода из эксплуатации сторонних подключаемых модулей, таких как Flash и Java-апплеты.

Как правило, веб-приложение предлагает всестороннюю молекулярную визуализацию через графический пользовательский интерфейс, чтобы ученые-биологи могли легко получить доступ и извлечь выгоду из доступных структурных данных.

Он поддерживает распространенные структурные форматы файлов (например, PDB, mmCIF) и различные молекулярные представления (например, «мультфильм, космос, лакрица»). Кроме того, средство просмотра может быть встроено в другие веб-сайты для обеспечения специализированной визуализации записей в структурных базах данных или результатов расчетов, связанных со структурой [4, 5].

Таблица 1. Возможности средства просмотра NGL.

Изучите этот инструмент здесь

3.-LiteMol Suite

Мощные и невероятно быстрые инструменты для обработки трехмерных макромолекулярных данных в браузере.

LiteMol — это инструмент визуализации, разработанный, чтобы быть удобным для пользователя, но гибким, интерактивным и очень быстрым даже для очень больших белковых структур. LiteMol можно запустить прямо из вашего веб-браузера без какой-либо установки и не требует никаких плагинов. Его можно включить в виде апплета на любую веб-страницу [6].

В отличие от многих визуализаторов, LiteMol может быстро отображать очень большие структуры, содержащие миллионы атомов. Даже такие структуры, как капсиды вирусов, можно показать за несколько секунд.

LiteMol обеспечивает стандартные функции, ожидаемые от молекулярного визуализатора, такие как различные представления (мультфильм, шары и палочки, сферы Ван-дер-Ваальса, поверхность, кривая C-α), выбор подструктур с использованием простого языка запросов, окрашивание частей структуры и т. д. Помимо атомных моделей, LiteMol можно использовать для отображения плотности электронов (для рентгеноструктурных данных) и данных крио-ЭМ.

Данные могут быть загружены из файла CIF, хранящегося локально, или загружены непосредственно из PDBe путем ввода идентификатора PDB. Более крупные структуры также могут быть эффективно доступны с помощью Coordinate Streaming, поэтому основные данные загружаются немедленно, а остальные данные извлекаются только при необходимости, что ограничивает размер загружаемых файлов [6, 7].

В данном руководстве пользователя содержится необходимая информация о функциях LiteMol и инструкции по его использованию. Также показаны наиболее типичные варианты использования с пошаговыми инструкциями [7].

Изучите этот инструмент здесь

4.-НОРМА

НОРМА: сетевой визажист — веб-инструмент для визуализации сетевых аннотаций

NORMA — это веб-инструмент для интерактивной визуализации сетевых аннотаций и топологического анализа, способный одновременно обрабатывать несколько сетей и аннотаций. Предварительно рассчитанные аннотации (например, онтология генов, обогащение пути, обнаружение сообщества или результаты кластеризации) могут быть загружены и визуализированы в сети либо в виде цветных узлов круговой диаграммы, либо в виде закрашенных цветом областей в 2D/3D-диаграмме Венна. стиль. В случае отсутствия аннотации предлагаются алгоритмы автоматического обнаружения сообщества [8].

В текущей версии основной интерфейс разделен на четыре вкладки, а именно: i) загрузка, ii) сеть, ii) аннотация и iv) топология.

Пользователи могут настроить представления сети, используя стандартные алгоритмы компоновки, или позволить NORMA немного изменить их для визуального лучшего разделения групп. После настройки сетевого представления пользователи могут в интерактивном режиме выбирать и выделять любую интересующую группу для создания готовых к публикации рисунков [8].

Вкратце, с помощью NORMA пользователи могут одновременно кодировать три типа информации. Это:

1) сеть

2) интересующие сообщества или аннотации

3) категории узлов или значения выражений.

Наконец, NORMA предлагает базовый топологический анализ и прямое топологическое сравнение любой из выбранных сетей.

Команда Norma: Микаэла Кутрули, Эвангелос Карацас, Катерина Папаниколопулу, Йоргос Софианатос, Георгиос А. Павлопулос

Изучите этот инструмент здесь

👍Спасибо за чтение!

😃Это мой Твиттер

ССЫЛКИ

  1. Ласкомб Н.М., Гринбаум Д., Герштейн М. Что такое биоинформатика? Предлагаемое определение и обзор области. Методы Inf Med. 2001;40(4):346–58.
  2. Баят А. Биоинформатика. БМЖ. 27 апреля 2002 г.; 324(7344):1018–22.
  3. Ge SX, Jung D, Yao R. ShinyGO: графический инструмент для обогащения набора генов для животных и растений. Биоинформатика. 15 апреля 2020 г.; 36(8):2628–9.
  4. Роуз А.С., Брэдли А.Р., Валасатава Ю., Дуарте Дж.М., Прлич А., Роуз П.В. Программа просмотра NGL: сетевая молекулярная графика для больших комплексов. Биоинформатика. 1 ноября 2018 г.; 34(21):3755–8.
  5. Роуз А.С., Хильдебранд П.В. NGL Viewer: веб-приложение для молекулярной визуализации. Исследование нуклеиновых кислот. 1 июля 2015 г.; 43(W1):W576–9.
  6. Сенал Д., Дешпанде М., Варжекова Р.С., Мир С., Берка К., Мидлик А. и др. Пакет LiteMol: интерактивная веб-визуализация крупномасштабных данных о структуре макромолекул. Нат Методы. Декабрь 2017 г .; 14 (12): 1121–2.
  7. LiteMol:UserManual — WebChem Wiki [Интернет]. [цитировано 6 ноября 2022 г.]. Доступно в: https://webchem.ncbr.muni.cz/Wiki/LiteMol:UserManual
  8. Кутрули М., Карацас Э., Папаниколопулу К., Павлопулос Г.А. НОРМА: сетевой визажист — веб-инструмент для визуализации сетевых аннотаций. Геномика Протеомика Биоинформатика.
    22 июня 2021 г.; S1672–0229(21)00130–3.