RでSBMLを読み込む - Hacking is believing@itoshi.tv(2009-09-08)

Sep 08, 2009 (Tue)

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_ RでSBMLを読み込む

RでSBML (Systems Biology Markup Language) を読み込む方法を調べたのでメモします。RSBMLを使いDOMとして読み込みます。読み込んだDOMをRgraphvizで図示します。

SBMLは生物モデルを表現するためのXML言語で、多くのシミュレータなので採用されている言語規格です。具体的には遺伝子やタンパク質、代謝などのネットワークを表現するときに使います。ネットワーク構造と反応、反応に関するパラメータを格納することができます。

環境は MacBook Air と Mac OS X (10.5)、R 2.9.1です。

インストール編

libsbmlを dmg でダウンロードしてインストールする。

http://sourceforge.net/projects/sbml/files/libsbml/3.4.1/libsbml-3.4.1-libxml2-macosx.dmg/download

RSBMLをインストールする。

sudo R
> source("http://bioconductor.org/biocLite.R")
> biocLite("RSBML")

Graphviz をインストールする。

http://www.ryandesign.com/graphviz/download/Graphviz%202.12%20Revision%203%20Intel.dmg

sudo cp /usr/local/graphviz-2.12/lib/libgvc.3.dylib /usr/local/lib/

Rgraphviz を入れる。

sudo R
> source("http://bioconductor.org/biocLite.R")
> biocLite("Rgraphviz")

RSBML利用編

SBMLを読み込む。まず適当なSBMLをどこかからゲットする

curl -O http://www.staff.ncl.ac.uk/d.j.wilkinson/smfsb/autoreg-2-1.xml

SBMLをDOMとして読み込む。S4オブジェクトになる。

R
> library(rsbml)
> dom <- rsbml_read("~/Desktop/autoreg-2-1.xml")
> dom
SBML Document (level = 2, version = 1)
Model of AutoRegulatoryNetwork (Auto-regulatory network)

Compartments (1):
Cell

Species (5):
Gene() in Cell
P2Gene(P2.Gene) in Cell
...
Rna() in Cell
P() in Cell

Reactions (8):
Gene + P2 -> P2Gene by k1 * Gene * P2 where k1 := 1
P2Gene -> Gene + P2 by k1r * P2Gene where k1r := 10
...
Gene -> Gene + Rna by k2 * Gene where k2 := 0.01
Rna -> Rna + P by k3 * Rna where k3 := 10

UnitDefinitions (1):
substance := item

Model の species ID へアクセスするには、みんな大好き apply family の sapply を使う。

> sapply(species(model(dom)), id) 
    Gene   P2Gene      Rna        P       P2 
  "Gene" "P2Gene"    "Rna"      "P"     "P2"

Reactions も同じようにアクセスできる。

> sapply(reactions(model(dom)), id)
         RepressionBinding   ReverseRepressionBinding 
       "RepressionBinding" "ReverseRepressionBinding" 
             Transcription                Translation 
           "Transcription"              "Translation" 
              Dimerisation               Dissociation 
            "Dimerisation"             "Dissociation" 
            RnaDegradation         ProteinDegradation 
          "RnaDegradation"       "ProteinDegradation"

DOM を Rgraphviz で図示する。rsbml_graph で S4 オブジェクトを graph オブジェクトへ変換できる。あとは graph オブジェクトを操作できるライブラリ、例えば、Rgraphviz などで好きに操作できる。

> library(graph)
> g <- rsbml_graph(dom)
> g
A graphNEL graph with directed edges
Number of Nodes = 13
Number of Edges = 18 
> nodes(g)
 [1] "Gene"                     "P2Gene"                 
 [3] "Rna"                      "P"                      
 [5] "P2"                       "RepressionBinding"      
 [7] "ReverseRepressionBinding" "Transcription"          
 [9] "Translation"              "Dimerisation"           
[11] "Dissociation"             "RnaDegradation"         
[13] "ProteinDegradation" 
> library(Rgraphviz)
> g.layout <- layoutGraph(g)
> pdf("autoreg-2-1.pdf")
> graph.par(list(nodes=list(fontsize=30)))
> renderGraph(g.layout)
> dev.off()

画像の説明