1、 生物分子網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)習(xí)生物分子網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)習(xí) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)顯示與分析網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)顯示與分析內(nèi)容提綱：內(nèi)容提綱：1.背景介紹背景介紹2.熟悉熟悉Cytoscape軟件界面和操作，熟悉網(wǎng)絡(luò)軟件界面和操作，熟悉網(wǎng)絡(luò)文件格式文件格式3.導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，插件下載安裝和使用導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，插件下載安裝和使用4.網(wǎng)絡(luò)模型分析網(wǎng)絡(luò)模型分析Cytoscape- 開源的系統(tǒng)生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)分析軟件開源的系統(tǒng)生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)分析軟件Cytoscape 開源的生物信息學(xué)軟件平臺(tái) an open source bioinformatics software platform 可視化Visualizing mol

2、ecular interaction networks and biological pathways 數(shù)據(jù)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http:/ 下載得到。在本教案中我們選擇windows版本的Cytoscape, 下載安裝。2341Cytoscape可以直接導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可以直接導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)（Remote），也

4、可以打開本地文件），也可以打開本地文件（Local） 。在本練習(xí)中，選擇點(diǎn)擊本地文件在本練習(xí)中，選擇點(diǎn)擊本地文件(Local),選中選中sampleData文件夾中的文件夾中的test.sif, 然然后點(diǎn)擊后點(diǎn)擊Import. PFN1ppWIREPFN1ppXPO6PFN1ppAPBB1IPPFN1ppENAHPFN1ppMLLT4PFN1ppVASPPFN1ppWASLPFN1ppGPHNA1BGppCRISP3SEMG1 ppSEMG2SEMG1 ppTGM1SEMG1 ppPRKCAKLK3ppPZPKLK3ppFN1KLK3ppSERPINA5KLK3ppIGFBP3. pp .可用

5、寫字板打開相互作用網(wǎng)絡(luò)文件可用寫字板打開相互作用網(wǎng)絡(luò)文件(sif格式格式)左右兩列（左右兩列（1和和3列）分別是兩個(gè)有相互作用列）分別是兩個(gè)有相互作用關(guān)系的蛋白名字關(guān)系的蛋白名字中間的中間的“pp”(第第2列列)為蛋白蛋白相互作用縮為蛋白蛋白相互作用縮寫（寫（Protein Protein）文件可用文件可用excel自建，相互作用的類型還有自建，相互作用的類型還有pd(protein DNA ), 123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216個(gè)目標(biāo)基因，個(gè)目標(biāo)基因，203個(gè)互相聯(lián)系。點(diǎn)擊個(gè)互相聯(lián)系。點(diǎn)擊Close，結(jié)束提示框。

6、，結(jié)束提示框。一個(gè)紅點(diǎn)表示一個(gè)生一個(gè)紅點(diǎn)表示一個(gè)生物網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)擊任物網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)擊任一紅點(diǎn)后，可在下方一紅點(diǎn)后，可在下方Data Panel窗口看到窗口看到其其ID信息。信息。導(dǎo)入表達(dá)數(shù)據(jù)導(dǎo)入表達(dá)數(shù)據(jù)庫庫點(diǎn)擊點(diǎn)擊Select選擇選擇test_expression.pvals文件文件表達(dá)數(shù)據(jù)庫的文件格式：表達(dá)數(shù)據(jù)庫的文件格式：123123內(nèi)參基因表達(dá)量目的基因表達(dá)量2log如果目的基因如果目的基因和內(nèi)參基因相和內(nèi)參基因相同，那數(shù)值就同，那數(shù)值就為為“0”點(diǎn)擊Open VizMapper Cytoscape：plugins分析插件（分析插件（Analysis Plugins） ：用來分析網(wǎng)絡(luò)：用

7、來分析網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)屬性插件（網(wǎng)絡(luò)屬性插件（Network and Attribute I/O Plugins）：用來幫助導(dǎo)入不同格）：用來幫助導(dǎo)入不同格式的數(shù)據(jù)信息式的數(shù)據(jù)信息 網(wǎng)絡(luò)推理插件（網(wǎng)絡(luò)推理插件（Network Inference Plugins）：用于推理新網(wǎng)絡(luò)）：用于推理新網(wǎng)絡(luò)功能增強(qiáng)插件（功能增強(qiáng)插件（Functional Enrichment Plugins） ：用于網(wǎng)絡(luò)功能增強(qiáng)：用于網(wǎng)絡(luò)功能增強(qiáng)通訊通訊/ /腳本插件（腳本插件（Communication/Scripting Plugins）：）： 用于通訊和或編輯用于通訊和或編輯CytoscapeCytoscape腳本腳本其

8、他：不屬于以上任何一種其他：不屬于以上任何一種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插件下載插件下載http:/www.psb.ugent.be/cbd/papers/BiNGO/下載得到的下載得到的BiNGO.jar存放到存放到程序安裝目錄下的程序安裝目錄下的plugins插件安裝后：插件安裝后：插件安裝前：插件安裝前：GO (Gene Ontology) Gene OntologyGene Ontology在在“功能類功能類”的層面上概括了基因的層面上概括了基因參與的生命過程。在基因表達(dá)譜分析中，參與的生命過程。在基因表達(dá)譜分析中，GOGO常用常用于提供基因功能分類標(biāo)簽和基因功能研究

11、的背景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)。知識(shí)。 Gene OntologyGene Ontology可以用來發(fā)掘與基因差異表達(dá)現(xiàn)象可以用來發(fā)掘與基因差異表達(dá)現(xiàn)象關(guān)聯(lián)的關(guān)聯(lián)的“單個(gè)特征基因功能類單個(gè)特征基因功能類”或或“多個(gè)特征功多個(gè)特征功能類能類”的組合。的組合。 http:// /新建文件名字新建文件名字勾選后，基因名字從下方輸入勾選后，基因名字從下方輸入選擇生物功能分類選擇生物功能分類選擇生物種屬選擇生物種屬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,以空格分開以空格分開點(diǎn)擊運(yùn)行點(diǎn)擊運(yùn)行基因名字可以手動(dòng)輸基因名字可以手動(dòng)輸入，也可以從節(jié)點(diǎn)復(fù)入，也可以從節(jié)點(diǎn)復(fù)制得到制

13、得到Cerebral Cerebral 插件插件 CerebralCerebral插件可以根據(jù)已有數(shù)據(jù)自動(dòng)生成一個(gè)以插件可以根據(jù)已有數(shù)據(jù)自動(dòng)生成一個(gè)以“分子在分子在亞細(xì)胞單位內(nèi)空間分布以及其分子互作亞細(xì)胞單位內(nèi)空間分布以及其分子互作”為基礎(chǔ)的高度可為基礎(chǔ)的高度可視化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。視化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。 不同的分子根據(jù)其所在細(xì)胞結(jié)構(gòu)位置，在結(jié)構(gòu)圖中被分配不同的分子根據(jù)其所在細(xì)胞結(jié)構(gòu)位置，在結(jié)構(gòu)圖中被分配在不同的結(jié)構(gòu)層面，同時(shí)它們的功能與互作關(guān)系也被清晰在不同的結(jié)構(gòu)層面，同時(shí)它們的功能與互作關(guān)系也被清晰的表現(xiàn)出來。的表現(xiàn)出來。 CerebralCerebral插件可以處理擁有上千個(gè)節(jié)點(diǎn)的龐大網(wǎng)絡(luò)插件可

14、以處理擁有上千個(gè)節(jié)點(diǎn)的龐大網(wǎng)絡(luò)。下載下載Cerebral Cerebral 插件插件/plugins2.php 分析插件分類下面http:/www.pathogenomics.ca/cerebral/index.html 需要下載兩個(gè)文件：需要下載兩個(gè)文件： cerebral2.0.jar和和prefuse.jar安裝安裝Cerebral 插件插件將將cerebral2.0.jar和和prefuse.jar兩個(gè)文件同時(shí)存放到程序安裝目錄下兩個(gè)文件同時(shí)存放到程序安裝目錄下的的plugins文件夾文件夾重新啟動(dòng)重新啟動(dòng)Cytoscape軟件軟件導(dǎo)入數(shù)據(jù)

15、導(dǎo)入數(shù)據(jù) ImportNetwork（multiple file types） 導(dǎo)入導(dǎo)入tlr4_sif.sif文件文件 ImportNode Attributes 分別導(dǎo)入分別導(dǎo)入tlr4_localization.noa和和tlr4_function.noa文件文件noa文件文件 用記事本打開用記事本打開tlr4_localization.noa文件文件 點(diǎn)擊點(diǎn)擊Create Cerebral viewCytoprophet: 預(yù)測(cè)蛋白及結(jié)構(gòu)域相互作用插件預(yù)測(cè)蛋白及結(jié)構(gòu)域相互作用插件/index.php/download從插件菜單（從

16、插件菜單（Plugins）中打開）中打開cytoprophet插件插件首先導(dǎo)入首先導(dǎo)入cytoprophet.sif文件文件1. 選擇整個(gè)網(wǎng)絡(luò)作選擇整個(gè)網(wǎng)絡(luò)作為預(yù)測(cè)對(duì)象；為預(yù)測(cè)對(duì)象；2. 選擇選擇MSSC算法；算法；3. 選擇同時(shí)預(yù)測(cè)選擇同時(shí)預(yù)測(cè)DDI Network和和GO Distances。運(yùn)行后，分別得到蛋白相互作用關(guān)系的運(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)系的窗口窗口和蛋白結(jié)構(gòu)域相互作用關(guān)系的窗口在數(shù)據(jù)面板（在數(shù)據(jù)面板（Data panel）中選擇要顯示的節(jié)點(diǎn)屬性中選擇要顯示的節(jié)點(diǎn)屬性查看節(jié)點(diǎn)屬性查看節(jié)點(diǎn)屬性選擇邊屬性瀏覽選擇邊屬性瀏覽選中要顯示的邊屬性選中要

17、顯示的邊屬性查看邊的屬性查看邊的屬性Agilent Literature Search文獻(xiàn)檢索插件文獻(xiàn)檢索插件/cyto_web/plugins/index.php檢索結(jié)果顯示區(qū)域檢索結(jié)果顯示區(qū)域檢索內(nèi)容檢索內(nèi)容檢索關(guān)鍵詞檢索關(guān)鍵詞是否同時(shí)檢是否同時(shí)檢索別名索別名是否同時(shí)使用檢索內(nèi)容要求檢索是否同時(shí)使用檢索內(nèi)容要求檢索生物種屬生物種屬檢索條件檢索條件編輯區(qū)編輯區(qū)運(yùn)行控制按鈕運(yùn)行控制按鈕如何建立如何建立beta-catenin, p53, wnt5, ifnb, nfatc, il6六個(gè)基因在皮膚黑色六個(gè)基因在皮膚黑色素瘤（素瘤（Melanoma）的發(fā)

18、生發(fā)展中的相互作用網(wǎng)絡(luò)分析模型？）的發(fā)生發(fā)展中的相互作用網(wǎng)絡(luò)分析模型？找到與輸入檢索找到與輸入檢索內(nèi)容相關(guān)的內(nèi)容相關(guān)的47篇篇最新文獻(xiàn)最新文獻(xiàn)同時(shí)會(huì)自動(dòng)生成同時(shí)會(huì)自動(dòng)生成所檢索到結(jié)果的所檢索到結(jié)果的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖黃色節(jié)點(diǎn)代表檢黃色節(jié)點(diǎn)代表檢索關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)索關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)選中某個(gè)點(diǎn)，右鍵點(diǎn)擊后可以查看與選中某個(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)這個(gè)點(diǎn)相關(guān)的文獻(xiàn)選中某個(gè)點(diǎn)，右鍵點(diǎn)擊后也可以鏈接選中某個(gè)點(diǎn)，右鍵點(diǎn)擊后也可以鏈接到網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫查看相關(guān)信息到網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫查看相關(guān)信息選擇檢索數(shù)據(jù)庫，默認(rèn)選擇檢索數(shù)據(jù)庫，默認(rèn)Pubmed，可同時(shí)或分別使用可同時(shí)或分別使用OMIM，USPTO同樣的檢索內(nèi)容，

19、同樣的檢索內(nèi)容，共找到共找到134篇最新篇最新的文獻(xiàn)、專利等的文獻(xiàn)、專利等與輸入檢索內(nèi)容與輸入檢索內(nèi)容相關(guān)相關(guān)自動(dòng)生成一個(gè)由自動(dòng)生成一個(gè)由753個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：1.從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型2.網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)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:/ 從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型在搜索框輸入在搜索框輸入“PTEN”1. 從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型搜索結(jié)果頁面，點(diǎn)擊搜索結(jié)果頁面，點(diǎn)擊Interactions1. 從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型1. 從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型Interactions結(jié)果頁面，結(jié)果頁面，點(diǎn)擊點(diǎn)擊

21、Export ResultsCytoscape SIF 存為存為PTEN.SIF文件文件用用Cytoscape導(dǎo)入下載的網(wǎng)絡(luò)文件導(dǎo)入下載的網(wǎng)絡(luò)文件（C:ZCNIshixi6sampleData）得到的信息：得到的信息：1. 目標(biāo)基因和其它基目標(biāo)基因和其它基因的相互關(guān)系因的相互關(guān)系2. 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可進(jìn)行的下一步工作：可進(jìn)行的下一步工作：1. 確定研究基因確定研究基因2. 基因表達(dá)研究基因表達(dá)研究3. 蛋白質(zhì)組學(xué)研究蛋白質(zhì)組學(xué)研究4. 1. 從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：1.從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型從已有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型2.網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析2. 網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)分析 G2 G G PTEN G2 G GGTPPI3K PIP2 PIP3GEFs RAC-GDP(-)Actin polymerisation RAC-GTP(+)The role of PI3K, PT