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M2BBS - IDH

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Contents

BioMart

Premier pas

  • Allez sur le site de l'EBI, puis sur BioMart pour récupérer les entrées du dataset Ensembl bacteria 14 d'Escherichia coli K-12.
  • Essayer différents filtres (ayant des termes GO, ou autre).
  • Sélectionner certains attributs.
  • Utiliser la fonctionnalité count puis results.

Installation locale

  • Aller sur le site de BioMart pour récupérer la dernière version.
  • Suivre le manuel utilisateur : Quick start pour mettre à disposition un jeu de données distant depuis votre serveur.

Ajout de sources locales et édition de liens

  • Télécharger le jeu de données gene (à la fin de cette page).
  • Créer une base de données MySql pour héberger les tables gene et strain, avec le schéma suivant :
    • gene(strain, gene, num, protein, start, end, function, uniprot)
    • strain(strain, taxonomy_id, name, species)
  • Alimenter ces tables avec les données téléchargées
  • Ajouter le dataset gene à votre serveur BioMart et créer un Access point correspondant
  • Ajouter un lien entre gene et strain
  • Ajouter un lien entre gene.uniprot et le jeu de données distant unimart

Services Web

  • Suivre l'exemple donné dans la documentation pour effectuer une requête sur votre instance BioMart afin de récupérer un jeu de données depuis un script python ou perl

Autres sources de données

  • Répartissez-vous le reste des données disponibles en fin de page (sauf BioCyc, donc GO, profils phylogénétiques, String, et transcriptome) pour créer les tables correspondantes, faire le lien avec gene sur le type de données que vous aurez choisi, puis faire le lien avec les types de données hébergés par les instances de vos collègues.

Confrontation des données : approche ensembliste

Préparation des données

Il s'agit de confronter des ensembles de gènes obtenus par différents critères de regroupement. Pour chacune des sources de données, il faut créer un fichier représentant les ensembles de gènes obtenus.

  • Profils phylogénétiques

Les profils fournis contiennent les informations de présence d'isorthologues (Iso), d'orthologues (Ort) ou de best hit (BeH) dans d'autres souches. Il faut convertir cette matrice sous forme 0/1 pour ensuite effectuer un clustering des profils. Quelques commandes R permettent cette manipulation : 

# chargement de la matrice originale
m=read.table("EcolA.phylogenetic_profiles", header=T, row.names=1)
# création d'une matrice de mêmes dimensions ne contenant que des 0
n=matrix(data=0, nrow=nrow(m), ncol=ncol(m), dimnames=dimnames(m))
# positionnement à 1 pour les Iso
n[m=='Iso']=1
# clustering
library(ade4)
n.dist=dist.binary(n,1) # 1: jaccard
n.dist[which(is.na(n.dist))] = 1 # si une paire de profils ne contient que des 0
hc=hclust(m, method='ave') # average linkage
# sauvegarde pour utiliser un script perl pour convertir au format newick
write.table(hc$merge, "EcolA.phylogenetic_profiles.01.hclust.merge", row.names=F, col.names=F)
write.table(hc$labels, "EcolA.phylogenetic_profiles.01.hclust.labels", row.names=F, col.names=F, quote=F)


  • Transcriptome

Utiliser MeV (installé dans /opt/) pour effectuer un clustering hiérarchique des profils d'expression fournit et enregistrer le résultat au format newick (click droit sur l'arbre, puis save as newick).


  • Gene Ontology

Utiliser le script fourni (convertGO_from_categories_closure.pl), pour combiner le dag de la Gene Ontology (gene_ontology.obo) avec des associations gènes--GOTerm.

  • String

Effectuer un clustering avec MCL :

  • Sélectionner un score de String (coexpression ou text mining par exemple)
  • Eventuellement avec un seuil pour extraire les arêtes (>=500 par exemple)
  • Générer un fichier pour MCL au format une arête par ligne : gene1 gene2 score
  • Vérifier que le graphe est conséquent avec Cytoscape par exemple
  • Utiliser MCL et vérifier le nombre de clusters obtenus (1 par ligne)
  • Reformater le fichier pour qu'il soit lisible par sookoos (ajout d'un identifiant pour les clusters) : 
echo '# format: sets' > EcolA.string.mcl.sets
cat -n out.EcolA.String.coexpression.edges.I20 | sed -r 's/^\s+/cluster_/'  >> EcolA.string.mcl.sets

Recherche d'ensembles similaires

Utiliser le script sookoos pour analyser différentes relations, par exemple les clusters de String par rapport aux annotations de la Gene Ontology. 

[scripts]$ ./sookoos 

 Search for the most similar sets between 2 neighborhoods in terms of common elements. 

 usage: ./sookoos [-h] [-d dissimilarity_index_type] [-a alpha_threshold] [-c multiple_adjustment_correction] -q query_file -t target_file
	options:
		-q	file containing dag/tree/sets definition
		-t	file containing dag/tree/sets definition 

		-d	dissimilarity index type 
			(default hypergeometric), 
			available indices : binomial, hypergeometric, ratio, mutual_coverage

		-a	threshold for significant results
			(default 0.05)
		-c	perform multiple testing adjustment (FDR) (default YES)

		-m	maximum set size for performing comparison. Make it 0 for no limit.
			(default 500)

		-h	display this help

Projets

Calendrier :

  • 1 octobre : proposition de projets
  • 2 octobre : sélection d'un projet : envoyer un mail indiquant
    • le projet choisi
    • pour la confrontation ensembliste, l'hypothèse biologique testée et quelles sources de données vont être confrontées pour tester cette hypothèse.
  • 19 octobre : remise des projets par voie électronique sous la forme :
    • un rapport
    • les scripts réalisés

Une démo de biomart sera à prévoir pour ceux qui auront choisi le projet n°1.

Contenu du rapport : Le contenu est à adapter un fonction du projet. Dans tous les cas, il faudra

  • motiver et documenter les choix effectués
  • décrire les difficultés rencontrées, quelles solutions ont été envisagées, testées, fructueuses ou infructueuses (quoi, pourquoi, comment ?)


Projet 1 : ajout d'une source de données (BioCyc)

Récupérer les données BioCyc prétraitées (lin sur cette page en bas) et :

  • ajouter à l'instance de serveur BioMart
  • faire un script python pour récupérer, en fonction de l'espèce spécifiée, un fichier d'entrée pour sookoos pour les données BioCyc à partir des services Web du serveur biomart.
  • analyser les pathways biocyc en les confrontant avec sookoos à différents autres critères de regroupement (par exemple les données d'expression).
  • synthétiser et interpréter les résultats de sookoos.

Projet 2 : implémentation d'un module Perl pour sookoos

Implémentation du module

Le module Perl Neighborhood fourni permet actuellement de rechercher des ensembles similaires au sein d'ordres partiels sur les ensembles représentés par soit de simples ensembles (sets), soit une hiérarchie sous forme d'arbre (newick), soit une hiérarchie sous forme de graphe (dag). Il s'agit donc de développer un module Perl Neighborhood::Lattice qui permette de rechercher des ensembles similaires sur un ou des chromosomes.

L'algorithme pour rechercher les ensembles similaires est le suivant : 

foreach chromosome
  for i=0..query_length-1
    left_bound = query[i] # position of gene[i] on the chromosome
    next if left_bound == query[i-1]+1 # previous iteration was more pertinent
    for j=i+1..query_length
      right_bound = query[j]
      next if right_bound +1 == query[j+1] # next iteration will be more pertinent
 
      # compute pvalue or dissimilarity
      ...
      # add to results if significant
      ...

Remarque : Attention, dans le cas de chromosome circulaire, il faut adapter la définition de pertinence et la prise en compte de l'intervalle. En effet, deux gènes de l'ensemble requête définissent un intervalle sur le chromosome et en cas de chromosome circulaire il faut prendre le plus petit des 2 intervalles possibles (Qi..Qj ou Qj..Qi).

Les autres méthodes à développer sont les suivantes :

  • load(filename): pour charger les données.
  • searchSingleSet(id1, id2, ...): recherche d'ensembles similaires.

Utilisation du module

Confronter différents critères de regroupement avec la localisation des gènes sur le(s) chromsome(s) (String, GO, ...).

Analyser et interpréter les résultats de sookoos.

Données et scripts


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