Cytoscape 是一款专攻网络科学的软件平台,主要用于将复杂的关系数据可视化和分析成网络图。在生物医学领域,它最著名的应用是可视化分子相互作用网络(如蛋白质-蛋白质相互作用网络、基因调控网络),但其应用范围远不止于此。

核心特点

  1. 跨平台:完美支持 macOS、Windows 和 Linux。

  2. 以网络为核心:一切功能都围绕“节点”和“边”这两个基本元素展开。节点可以代表基因、蛋白质、药物、病人等,边代表它们之间的相互作用、关联或关系。

  3. 高度可扩展:通过 App/插件 系统,用户可以安装各种功能的插件,无限扩展 Cytoscape 的核心功能。这是它最强大的特性之一。

  4. 面向数据:可以直接从表格文件(如 Excel、CSV)或在线数据库导入网络数据和属性,并能将网络分析结果导出为数据。


主要功能和用途

1. 网络可视化

这是 Cytoscape 最基本也是最出色的功能。

  • 自动布局:提供多种布局算法,能自动将杂乱的网络数据整理成清晰可读的图形,如力导向布局、环形布局、层次布局等。

  • 自定义样式:可以根据节点的数据属性(如基因表达水平、蛋白质类型)来动态设置节点的颜色、大小、形状;根据边的属性(如相互作用类型、置信度)来设置边的颜色、粗细、线型。这使得数据能够通过视觉属性直观地呈现出来。

2. 网络分析

Cytoscape 提供了一系列强大的网络拓扑结构分析工具。

  • 拓扑参数计算:计算节点度、最短路径、聚类系数、网络直径等关键指标。

  • 寻找关键节点:识别网络中的核心节点,例如通过度中心性、介数中心性等方法来发现网络中的“枢纽”基因或蛋白质。

  • 模块/聚类发现:识别网络中高度互联的子模块,这通常对应于一个功能单元或通路。

3. 数据整合与功能富集

这是其在生物信息学中的核心应用。

  • 整合异构数据:可以将基因表达数据、突变数据、临床信息等作为属性映射到网络中的节点上。

  • 功能富集分析:通过与 App 结合,可以对网络中的基因集合进行 GO、KEGG 通路等富集分析,从而推断其潜在的生物学功能。

4. 通过 App 商店扩展功能

Cytoscape 的 App Store 拥有数百个插件,极大地扩展了其能力,例如:

  • ClueGO: 进行可视化的功能富集分析。

  • cytoHubba: 寻找网络中的关键节点。

  • MCODE: 在蛋白质相互作用网络中寻找蛋白质复合物。

  • BiNGO: 进行 GO 富集分析。

 

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