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Integrating public protein-protein interaction data into the virtual reality platform VRNetzer
Till Pascal Oblau
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Informatik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Bioinformatik
Betreuer*in
Jörg Menche
DOI
10.25365/thesis.73594
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-16161.93036.917377-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Der VRNetzer ist eine Softwareplattform für Netzwerkvisualisierung, die es ermöglicht, sehr große, komplexe Netzwerke in einem immersiven Umfeld zu analysieren. Derzeit stehen jedoch nur einige wenige Netzwerke zur Verfügung, und die Aufbereitung neuer Netzwerke für eine Analyse in Virtual Reality kann für technisch weniger versierte Nutzer herausfordernd sein. Im Rahmen dieser Masterarbeit wurden einige Werkzeuge und Funktionalitäten entwickelt, welche zur Verbesserung der VRNetzer Plattform beitragen. Dazu gehören Erweiterungen für das Back- und Frontend sowie die Ergänzung neuer, auf biomedizinische Forschung angepasste, Inhalte. Die erste Verbesserung besteht aus einem neuen, erweiterungsbasierten System, das die Entwicklung eigener Inhalte wie neuer Analyse-Funktionen oder Benutzeroberflächenelementen erleichtert und den Austausch mit anderen Nutzern ermöglicht. In dieser Masterarbeit wurden zwei Erweiterungen entwickelt, die das Potenzial dieses Systems hinsichtlich Interoperabilität und Modularität für zukünftige Entwicklungsprojekte verdeutlichen. Beide Erweiterungen bringen ihren eigenen Quellcode, Benutzeroberflächen und andere Ressourcen mit, die verwendet werden können, um die Funktionalität der VRNetzer-Plattform zu erweitern. Insbesondere ermöglichen sie neue Verbindungen zwischen dem VRNetzer und anderen Softwareanwendungen und Werkzeugen, die in der biomedizinischen Forschung häufig verwendet werden. StringEx ist die erste Erweiterung, welche die VRNetzer-Plattform mit Cytoscape verbindet. In Kombination mit der Cytoscape-App VRNetzerApp ermöglicht sie den Export und das Senden von Netzwerken an den VRNetzer sowie den Empfang von Netzwerken vom VRNetzer. Hierdurch wird Nutzern des VRNetzer der Zugang zu hochwertigen Protein-Protein-Interaktionsnetzwerken aus der etablierten STRING Datenbank (Search Tool For Recurring Instances Of Neighbouring Genes) ermöglicht. StringEx erleichtert die Nutzung dieser wertvollen Daten für VRNetzer-Nutzer, indem es nicht nur einen neuen Importweg bietet, sondern auch eine angepasste Benutzeroberfläche für die Analyse von STRING-Netzwerken bereitstellt. Dabei können Nutzer auch auf neun kuratierte STRING-Interaktome biomedizinisch relevanter Organismen zurückgreifen die durch StringEx zu Verfügung gestellt werden. Mit der zweiten Erweiterung namens ProteinStructureFetch wird die Vorbereitung von vorhergesagten Proteinstrukturen aus der AlphaFold Datenbank für eine Darstellung in der Virtual Reality erleichtert. In Zusammenarbeit mit ChimeraX ermöglicht diese Erweiterung die Untersuchung von Molekülstrukturen mit der VRNetzer-Plattform in 37 verschiedenen Darstellungen. So wird es möglich, die zugrunde liegenden komplexen dreidimensionalen Molekularstrukturen zu analysieren, die normalerweise in einem Protein-Protein-Interaktionsnetzwerk zu Knoten abstrahiert werden.
Abstract
(Englisch)
The VRNetzer is a platform for visualizing large-scale networks using virtual reality technology. However, the current selection of networks available is limited, and preparing new networks for immersive exploration can be challenging for less technically experienced users. In this master's thesis, I present a collection of tools and features that enhance the VRNetzer's usability, including additions to the back- and frontend of the platform and new content for biomedical research. One of the key enhancements is a new extension-based system that allows for easier development and sharing of custom content, such as new analytic features or user interface elements. Two extensions were developed during this project, demonstrating the potential of this system for future development projects. Both extensions come with their own custom code, user interfaces, and other resources, and aim to establish a substantial connection between the VRNetzer and tools and software widely used in biomedical research. The first extension, called StringEx, bridges the gap between the VRNetzer platform and Cytoscape. StringEx is accompanied by the VRNetzerApp, a Cytoscape App that allows networks to be exported, sent to, or received from the VRNetzer. By providing access to quality-controlled protein-protein interaction (PPI) networks from the well-established STRING database, StringEx facilitates the use of this valuable data by VRNetzer users. This extension not only introduces a new import route to the VRNetzer but also provides a customized user interface tailored to the analysis of STRING networks. Furthermore, it includes curated STRING interactomes of various organisms relevant in biomedical research, which are available for exploration within the VRNetzer platform. The second extension, ProteinStructureFetch, streamlines the process of preparing predicted protein structures from the AlphaFold database for use in the VRNetzer platform. With the help of ChimeraX, this extension enables the study of protein structures in 37 distinct representations, providing a deeper understanding of the complex three-dimensional molecular structures that are typically abstracted as nodes in a PPI network.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Protein-Protein-Interaktionen Netzwerkforschung Netzwerkvisualisierung 3D-Visualisierung Datenintegration Öffentliche Datenbanken Virtuelle Realität
Schlagwörter
(Englisch)
Protein-protein interactions Network science Network visualization 3D visualization Data integration Public databases Virtual reality
Autor*innen
Till Pascal Oblau
Haupttitel (Englisch)
Integrating public protein-protein interaction data into the virtual reality platform VRNetzer
Paralleltitel (Deutsch)
Integration von öffentlichen Protein-Protein-Interaktionsdaten in die die Virtual-Reality-Plattform VRNetzer
Publikationsjahr
2023
Umfangsangabe
VI, 47 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Jörg Menche
AC Nummer
AC16864354
Utheses ID
66567
Studienkennzahl
UA | 066 | 875 | |