Cytoscape

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Cytoscape
Cytoscape.jpg
Тип

Обработка изображений

Автор

Institute of Systems Biology

Написана на

Java

Операционная система

Mac OS X, Windows, Linux

Первый выпуск

2002

Последняя версия

3.1.0

Лицензия

LGPL

Сайт

cytoscape.org

Cytoscape ([ˌsaɪtə(u)'skeɪp], сайтоскейп, в русском биоинформатическом сленге — цитоскейп) — 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. 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 (англ.).[1][2]

История[править | править вики-текст]

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 3.1.0.

Применение[править | править вики-текст]

Несмотря на то, что Cytoscape в основном используется в биологических задачах, данная программа может применяться во многих других областях. Она может отображать объекты из вершин и ребер практически любого вида сложности. Ключевым аспектом программной архитектуры Cytoscape является возможность использования плагинов.

Базовые возможности[править | править вики-текст]

Фрагмент сети взаимодействия белков из M. tuberculosis, визуализированной в Cytoscape. Желтым выделен транскрипционный фактор, функционально взаимосвязанный с многими белками. В левом нижнем углу находится связная компонента из многих белков – это NADH-дегидрогеназа (англ.) со многими своими цепями.
Поддержка многих форматов

Cytoscape поддерживает много стандартных форматов, передающих взаимодействия молекул и их аннотацию: SIF (Simple Interaction Format) (англ.), GML (англ.), XGMML (англ.), BioPAX (англ.), PSI-MI (англ.), GraphML, KGML (KEGG XML) (англ.), SBML, OBO и Gene Association (англ.). Текстовые файлы с разделителями, а также формат Microsoft 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 (англ.).

Функциональная совместимость

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  (англ.) или Bioconductor (англ.), 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.

Связь со внешними базами данных

Cytoscape способен напрямую подключаться к сторонним базам данных, загружать сети и аннотацию. В настоящее время поддерживаются следующие базы данных: Pathway Commons  (англ.), IntAct (англ.), BioMart (англ.), NCBI Entrez Gene (англ.).

Сохранение сессии

Текущее состояние работы может быть соранено в виде файла сессии, который включает в себя все настройки, анализируемые сети, их визуализацию, стили, сотояние рабочего окна, плагинов и пр. Файл сессии имеет расширение Cytoscape Session (.cys).

Визуализация сетей

В Cytoscape возможны разнообразные способы визуального представления сетей (графов): циклический, в виде дерева, force-directed (англ.) 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.

Карта межмолекулярных взаимодействий типа белок-белок и белок-ДНК дрожжей, созданная с использованием Cytoscape
Сохранение изображений

Cytoscape позволяет сохранять изображения в высоком качестве. Поддерживает следующие форматы: PDF, PS, SVG, PNG, JPEG и BMP.

Просмотр

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 полета».

Поиск

Cytoscape позволяет производить поиск вершин или ребер по их названиям.

Выделение вершин или ребер

Пользователь может выделить подсеть вершин и/или ребер, обладающих какими-либо свойствами. Например, пользователь может выбрать все вершины, имеющие степень больше установленного порога, имеющие определенную 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.

Поиск модулей и кластеров

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.

Менеджер приложений и App Store

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 (англ.). Большинство приложений можно устанавливать с помощью менеджера App Manager или напрямую из App Store.[3]

Поддержка других языков

Можно использовать любой язык в файлах с данными. Многие функции и приложения Cytoscape поддерживают несколько языков, включая восточно-азиатские (рус.).

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Cytoscape official website (англ.).
  2. Shannon, P., Markiel, A., Ozier, O., Baliga, N. S., Wang, J. T., Ramage, D., … & Ideker, T. (2003). Cytoscape: a software environment for integrated models of biomolecular interaction networks. Genome research, 13(11), 2498—2504. (англ.)
  3. Saito, R., Smoot, M. E., Ono, K., Ruscheinski, J., Wang, P. L., Lotia, S., ... & Ideker, T. (2012). A travel guide to Cytoscape plugins. Nature methods, 9(11), 1069-1076. (англ.)

Внешние ссылки[править | править вики-текст]