Download Topología y modelado cuantitativo de redes de regulación génica

MÁSTER EN BIOINFORMÁTICA Y BIOLOGÍA COMPUTACIONAL (U.C.M.) 2011/2012
Módulo “REDES BIOLÓGICAS Y BIOLOGÍA DE SISTEMAS”
Práctica II: Topología y modelado cuantitativo de redes de regulación génica
Ejercicio 1: Análisis de topología de la red de regulación de E. Coli.
En esta práctica se estudiará la topología de una red de regulación de E.Coli por medio de
comandos simples. Comenzaremos descargando el archivo ecoli_network que contiene la red de
regulación.
Formato del archivo ecoli_network:
– Una interacción regulatoria por línea.
– Cada línea tiene 3 campos, separados por tabulados.
– Regulador.
– Gen regulado.
– Tipo de regulación:
– 1 activación.
– -1 represión.
– 2 dual
– ? desconocida
a) Responder a las siguientes preguntas sobre la red.
1. ¿Cuantas interacciones hay?
wc ecoli_network
sort -u ecoli_network | wc
1913
2. ¿Cuantos reguladores hay ?
cut -f 1 ecoli_network | sort -u | wc
131
3. ¿Cuantos genes regulados hay?
cut -f 2 ecoli_network | sort -u | wc
925
4. ¿Cual es el numero medio de genes que regula cada regulador?
1913/131=14.75
6. ¿Cual es el numero medio de reguladores que regula un gen?
1913/925=2
7. ¿Cuantas represiones, activaciones, y regulaciones duales?
cut -f 3 ecoli_network | sort | uniq -c
710
1037
155
11
-1
1
2
?
8. ¿Cual es el regulador que mas genes regula?
cut -f 1 ecoli_network | sort | uniq -c | sort -k1nr | head -10
270 crp
172 ihfB
141 fnr
130 fis
95 arcA
84 narL
63 lrp
51 hns
36 fur
36 modE
9. ¿Cuantas interacciones realizan los 10 reguladores que mas genes regulan?
cut -f 1 ecoli_network | sort | uniq -c | sort -k1nr | head -10 | awk '{t+=$1}END{print t}'
1078 (>50% interacciones)
10. ¿Cuantos genes regulan menos de 10 genes ?
cut -f 1 ecoli_network | sort | uniq -c | awk '$1<10' | wc
94
11. ¿Y cuantas interacciones realizan?
cut -f 1 ecoli_network | sort | uniq -c | sort -k1nr | awk '{if ($1<10) t+=$1}END {print t}'
382
12. ¿Cual es el gen que esta regulado por más reguladores?
cut -f 2 ecoli_network | sort | uniq -c | sort -k1nr | head
8 flhC
8 flhD
7 micF
7 sodA
6 cysG
6 nirB
6 nirC
6 nirD
5 cadA
5 cadB
13. ¿Cuantos reguladores se autoregulan?
awk '$1==$2' ecoli_network | wc
perl -nae 'print if $F[0] eq $F[1]' ecoli_network | wc
63
14. ¿Cuantos se auto-reprimen?
awk '$1==$2 && $3==-1' ecoli_network | wc
perl -nae 'print if $F[0] eq $F[1]' ecoli_network | grep "\-1" | wc
41
awk '$1==$2 && $3==2' ecoli_network | wc
perl -nae 'print if $F[0] eq $F[1]' ecoli_network | grep "2" | wc
5
41 + 5 (dual) = 46
15. ¿Cuantos se auto-activan?
awk '$1==$2 && $3==1' ecoli_network | wc
perl -nae 'print if $F[0] eq $F[1]' ecoli_network | grep "1" | grep -v "\-" | wc
17 + 5 = 22
16. ¿Cuantos FFL hay en la red de E.coli?
perl ffl.pl ecoli_network | wc
422
17. Siendo X → Y → Z en un FFL, ¿cuantos genes distintos ocupan cada posicion?
perl ffl.pl ecoli_network > ffl.txt
cut -f 1 ffl.txt | sort -u | wc
X 25
cut -f 2 ffl.txt | sort -u | wc
Y 39
cut -f 3 ffl.txt | sort -u | wc
Z 264
18. ¿Cuantas conexiones distintas hay en cada posicion?
perl ffl.pl ecoli_network > ffl.txt
cut -f 1,2 ffl.txt | sort -u | wc
X → Y 65
cut -f 2,3 ffl.txt | sort -u | wc
Y → Z 342
cut -f 1,3 ffl.txt | sort -u | wc
X → Z 381
19. ¿Cuantos ffl coherentes e incoherentes hay? (ignorar las relaciones desconocidas o
duales)
perl ffl.pl ecoli_network 1 > ffl-2.txt
wc ffl-2.txt
total:289
grep -P "\t1$" ffl-2.txt | wc
coherent: 177
grep -P "\t-1$" ffl-2.txt | wc
incoherent: 112
b) A continuación utilizaremos BioLayout para visualizar algunos FFL: coherentes e
incoherentes. Para ello, descargar el archivo biolayout.jar y ejecutar: java -jar biolayout.jar
1.
2.
3.
4.
5.
Abrir el archivo ecoli_network
Ir a la opción Search → Find by Name y buscar “fecR”
Ir a la opción Edit → Selection → Select Neighbors
Ir a la opción View → Selection → Show Labels of Selected Nodes
Mover los nodos a una zona visible.
Los colores que corresponden al tipo de regulación son:
Azul → Represión
Morado → Activación
Rojo → Dual
¿Cuantos feed forward loop hay que involucren a fecR? ¿De qué tipo?
6. Hacer lo mismo con “manY”.