Программный Модуль «Интегратор генных сетей и метаболических потоков».

Программный Модуль «Интегратор генных сетей и метаболических потоков» (ГСМП) предназначен для конструирования метаболических моделей на основе информации из ассоциативных генных сетей и анализа стационарных потоков метаболитов. Модуль является частью развиваемого инструментария fluxModelingProtocols. Программный модуль реализован на языке программирования Python как серия блоков-сценариев в Jupyter lab (https://jupyter.org/), между которыми передаются данные

Первым этапом является создание ассоциативной генной сети в когнитивной системе ANDSystem. Дальше по этой сети строится списки метаболических реакций и метаболитов, которые будут формировать модель. На этом этапе необходим экспертный контроль, для фильтрации элементов, которые не существенны в рамках исследуемой модели. По спискам метаболитов и реакций строится объект модели, который ключевым для дальнейшего анализа.

Модель (в виде файла *.json) необходима для построения метаболической карты в ESCHER. Модель и метаболическая карта необходимы для отображения результирующих потоков метаболитов в ESCHER

Описание входных/выходных данных

1. Блок реконструкции целевой генной сети в когнитивной системе ANDSystem.

Входные данные: заболевание или ферменты, для которых будет строится ассоциативная генная сеть.

Выходные данные: ассоциативная генная сеть в формате «*.and».

2. Блок конвертации информации метаболических потоках в генной сети в списки реакций преобразования метаболитов;

Входные данные: ассоциативная генная сеть в формате «*.and».

Выходные данные: Два табличных текстовых файла «*.csv», описывающие списки реакций и метаболитов модели.

3. Блок генерации модели метаболической сети

Входные данные: Два табличных текстовых файла «*.csv», описывающие списки реакций и метаболитов модели.

Выходные данные: Файл модели для инструментария cobrapy в формате «*.json».

4. Вычислительный блок для расчёта стационарных потоков метаболитов и (оценки влияния мутаций/нокаутов генов на эти стационарные потоки.

Входные данные: Файл модели в формате «*.json».

Выходные данные: Серии табличных текстовых файлов «*.csv», описывающие результирующие значения стационарных потоков модели.

5. Блок визуализации метаболических карт и отображения результатов вычислительных экспериментов

Входные данные: Файл модели в формате «*.json». Карта метаболической сети в формате системы ESCHER «*.json».Серии табличных текстовых файлов «*.csv», описывающие результирующие значения стационарных потоков модели.

Выходные данные: Карта метаболической сети в формате системы ESCHER «*.json». Изображения с наложенными результирующими значениями стационарных потоков модели на карту метаболической сети. Интерактивная карта метаболической сети.

В результате прохождения всех сценариев программного модуля ГСМП получится серия файлов описывающих разные аспекты метаболической модели:

1. Ассоциативная генная сеть из когнитивной системы andSystem, послужившая основой для модели.
2. Список метаболитов и их свойств в виде табличного файла.
3. Список реакций и их свойств в виде табличного файла.
4. Файл модели в формате инструментария opencobra.github.io.
5. Файлы метаболических карт в формате инструментария Escher.
6. Серия результирующих метаболических потоков в виде текстовых табличных файлов, которые можно отобразить на метаболических картах.