Journal of KIISE:Computer Systems and Theory (한국정보과학회논문지:시스템및이론)

Korean Institute of Information Scientists and Engineers (한국정보과학회)
권호 표지

Protein Interaction Network Visualization System Combined with Gene Ontology

유전자 온톨로지와 연계한 단백질 상호작용 네트워크 시각화 시스템

  • 최윤규 (한국과학기술원 정보통신공학과) ;
  • 김석 (한국과학기술원 전산학과) ;
  • 이관수 (한국과학기술원 바이오 및 뇌공학과) ;
  • 박진아 (한국과학기술원 전산학과)
  • Published : 2009.04.15
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Abstract

Analyzing protein-protein interactions(PPI) is an important task in bioinformatics as it can help in new drugs' discovery process. However, due to vast amount of PPI data and their complexity, efficient visualization of the data is still remained as a challenging problem. We have developed efficient and effective visualization system that integrates Gene Ontology(GO) and PPI network to provide better insights to scientists. To provide efficient data visualization, we have employed dynamic interactive graph drawing methods and context-based browsing strategy. In addition, quick and flexible cross-reference system between GO and PPI; LCA(Least Common Ancestor) finding for GO; and etc are supported as special features. In terms of interface, our visualization system provides two separate graphical windows side-by-side for GO graphs and PPI network, and also provides cross-reference functions between them.

단백질 상호작용 네트워크는 어떤 단백질들 간에 상호 작용 관계가 있는지를 네트워크 형태로 나타낸 것이며 단백질 상호작용을 발견하거나 분석하는 것은 생명 공학에서 중요한 연구분야이다. 본 논문에서는 방대한 단백질 상호작용 데이터를 유전자 온톨로지와 연계한 시각화를 통하여 효과적으로 직관을 얻을 수 있는 효율적인 단백질 상호작용 네트워크 분석시스템을 다룬다. 단백질 상호작용 네트워크는 데이터 양이 매우 방대하기 때문에 이를 효율적으로 분석하는 방법과 효과적인 시각화 기법이 요구된다. 본 연구에서는 이를 위하여 동적이고 상호작용 가능한 그래프와 관심 노드와 그 주변 노드를 표시하며 점진적으로 탐색할 수 있는 컨텍스트 기반 탐색 기법을 도입하였다. 이 밖에도 특화된 기능으로써 단백질 상호작용과 유전자 온톨로지 간의 빠르고 자유로운 상호참조 기능과 최소 공통 조상을 사용한 유전자 온톨로지 분석 기능 등을 지원한다. 인터페이스 측면에서는 상호참조 기능을 효과적으로 사용하게 하기 위하여 유전자 온톨로지 그래프와 단백질 상호작용의 시각화 결과를 2차원 윈도우로 나란히 보여주는 인터페이스를 디자인 하였다.

Keywords

References

  1. Hee-Jeong Jin, Ji-Hyun Yoon, and Hwan-Gue Cho, "An Analysis System for Protein-Protein Interaction Data Based on Graph Theory," 한국정보과학회, 2006.
  2. Mi-Kyung Lee and Ki-Bong Kim, "A Visualization and Inference System for Protein-Protein Interaction," 한국정보과학회, 2004.
  3. Dong-Soo Han, Suk-Hoon Jung, Woo-Hyuk Jang, and Choon-Ho Lee, "Constraints Based Dynamic Protein Interaction Network," 한국정보과학회, 2005.
  4. http://www.meta-biz.net/html/product03.htm
  5. SunLee Bang, JaeHun Choi, JongMin Park, SooJun Park, "단백질 상호작용 네트워크의 개념 분류 레이아웃", 한국정보과학회 학술발표논문집, pp. 61-63 (3 pages), 2006.
  6. Bobby-Joe Breitkreutz, Chris Stark, Mike Tyers. "Osprey: a network visualization system," Genome Biology, 2003.
  7. Steven Maere, Karel Heymans and Martin Kuiper, "BiNGO: a Cytoscape plugin to assess overrepresentation of Gene Ontology categories in Biological Networks," Bioinformatics, 2005 https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bti551
  8. Vidar Beisvag et al., "GeneTools - application for functional annotation and statistical hypothesis testing," BMC Bioinformatice, Vol.7, pp.470, 2006. https://doi.org/10.1186/1471-2105-7-470
  9. Glynn Dennis Jr et al., "DAVID: Database for Annotation, Visualization, and Interated Disco-Annotation, Visualization, and Integrated Discovery," Genome Biology, Vol.4, Num.5, pp.3, 2003. https://doi.org/10.1186/gb-2003-4-5-p3
  10. Homin K Lee, William Braynen, Kiran Keshav and Paul Pavlidis, "ErmineJ: Tool for functional analysis of gene expression data sets," BMC Bioinformatis, Vol.6, pp. 269, 2005. https://doi.org/10.1186/1471-2105-6-269
  11. Rachel SG Sealfon, Matthew A Hibbs, Curtis Huttenhower, Chad L Myers and Olga G Troyanskaya, "GOLEM: an interactive graph-based gene-ontology navigation and analysis tool," BMC Bioinformatice, Vol.7, pp. 443, 2006. https://doi.org/10.1186/1471-2105-7-443
  12. Bing Zhang, Stefan Kirov and Jay Snody, "Web-Gestalt: and integrated system for exploring gene sets in various biological contexts," Nucleic Acis Research, Vol. 33, pp. 741-748, 2005 https://doi.org/10.1093/nar/gki475
  13. Aaron Kershenbaum, Keiha Murray, "Visualization of network structures," Journal of Computing Sciences in Colleges, Volume 21, Issue 2, Pages: 59-71, 2005.
  14. Ivan Herman, Guy Melancon, M. Scott Marshall, "Graph Visualization and Navigation in Information Visualization: A Survey." IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, Vol.6, No.1, pp. 24-43, January 2000. https://doi.org/10.1109/2945.841119
  15. Benno Schwikowski, Peter Uetz, Stanley Fields, "A network of protein-protein interactions in yeast," Nature Biotechnology 18, 1257-1261, 2000. https://doi.org/10.1038/82360
  16. Yannis Tzitzikas, JeanLuc Hainaut, "On the Visualization of Large sized Ontologies," AVI, pp. 99-102, 2006.
  17. P. Eades, "A heruistic for graph drawing," Congressus Numerantium, Vol. 42, pp. 149-160, 1984.
  18. K. Sugiyama, S Tagawa, M Toda, "Methods for Visual Understanding of Hierarchical System Stuctures," IEEE Transaction on Systems, Man and Cybernetics 11(2):109-125, 1981. https://doi.org/10.1109/TSMC.1981.4308636