Visualisierung biochemischer Netzwerke - Arbeitsbereich für ...

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Visualisierung abstrakter Daten SS 2004 Felix Schernhammer TU Wien Bereichen des Netzwerkes die Konzentrationsansicht verwenden, in anderen die Interaktionsansicht. Dies wird über das Konzept der Fuzzy Lenses in GeneVis realisiert. Diese „Linsen“ dienen dazu einen bestimmten Bereich des Netzwerkes auszuwählen und dann eine der drei Visualisierungsarten (Konzentrationsansicht, Interaktionsansicht oder beides übereinander gelegt) auszuwählen. Auf diese Art und Weise ist es zum Beispiel möglich im Netzwerk eine schematische Konzentrationsansicht anzuzeigen, aber für ein bestimmtes Gen die genaue Interaktionsansicht herauszuzoomen. Neben den Fuzzy Lenses gibt es GeneVis noch ein zweites Linsenkonzept, und zwar das der Base Pair Lenses. Die Gene werden in GeneVis an die Stelle auf dem Chromosomkreis gezeichnet, an der sie sich auch in Wirklichkeit befinden. Das heißt Gene deren Basensequenzen nahe beieinander liegen, liegen auch in GeneVis nahe beieinander. Das kann zur Folge haben, dass sich die Kreise der Gene überlappen. Um das zu verhindern wurden die Base Pair Lenses eingeführt. Sie ermöglichen es bestimmte Kreissektionen auf Kosten anderer zu vergrößern. Das macht Sinn, weil es oft der Fall ist, dass bestimmte Kreissektionen fast keine Gene enthalten, während in anderen Sektionen sich Gene sogar überlappen. Die Abbildung zeigt wie die Kreissektion rechts oben gestreckt, und die Kreissektion links oben geschrumpft wird. Eine Schwäche der bisher präsentierten Konzepte ist, dass nicht klar ersichtlich ist, welche Gene andere Gene beeinflussen. Diese wichtige Information kann durch eine andere Art der Visualisierung, die ebenfalls in GeneVis inkludiert ist, veranschaulicht werden. Man geht dabei von der Vorstellung aus, dass die Gene eine Hierarchie bilden. Das heißt, dass bestimmte Gene gar nicht beeinflussbar sind, welche dann ganz oben in der Hierarchie stehen. Andere Gene sind nur von diesen höchsten Genen beeinflussbar usw. Natürlich ist diese Hierarchie nicht perfekt. Es können sowohl Interaktionen auf einer Hierarchieebene auftreten, als auch Regulation, die von einer niedrigeren auf eine höhere Ebene gerichtet ist. Die Entscheidung welche Gene sich auf welcher Hierarchieebene befinden ist daher nicht immer leicht und wird aufgrund von statistischen Daten getroffen. Da auch Interaktionen innerhalb einer Ebene möglich sind, ist die Visualisierung 3 dimensional. Die Punktierten Ringe sind die Ebenen. Die bunten Linien stellen die Interaktionen zwischen den Genen dar. Die Farben haben folgende Bedeutungen: Eine Regulierung von einer höheren auf eine niedere Eben ist blau am Ausgangsort. Geht die Regulierung von einer niederen auf eine höhere Ebene, so ist die Linie am Ausgangsort magentafarben. Spielt sich die Regulierung innerhalb einer Ebene ab, dann ist sie am Ausgangsort gelb. Ist eine Linie am Ziel grün, dann induziert sie Genproduktion, sonst ist sie rot und hemmt die Genproduktion. Visualisierung biochemischer Netzwerke Seite 24/26
Visualisierung abstrakter Daten SS 2004 Felix Schernhammer TU Wien Um auch diese Ansicht noch übersichtlicher zu gestalten existiert das Konzept der Ring Lenses. Mit ihnen ist es möglich bestimmte Hierarchieebenen zu vergrößern um Details wahrnehmen zu können. 6. Zusammenfassung Wir haben viele verschiedene Visualisierungsverfahren kennen gelernt. Allgemein kann man sagen, dass jedes dieser Verfahren in bestimmten Anwendungsbereichen Sinn macht. Sicher ist, dass die Informatik der Biochemie eine Fülle von Möglichkeiten zur Verfügung stellt, die ohne computerisierte Unterstützung wohl undenkbar wären. Der Einsatz von Technologien, die aus diesen Möglichkeiten folgen muss natürlich vor einem ethischen Hintergrund diskutiert werden. Ich will zum Abschluss einige Beispiele angeben, die zeigen, dass die biochemische Forschung auch Risiken mit sich bringt: − Genpatentierung − Prädikative Gentests (Die Gene ungeborener Kinder werden auf mögliche Krankheiten untersucht. Werden defekte Gene gefunden werden die Kinder oft nicht geboren. Ob die Krankheit jemals ausgebrochen wäre kann nie 100%ig eindeutig gesagt werden. − Recht auf Nichtwissen (Das Recht nicht wissen zu müssen, wie die eigenen Gene beschaffen sind) − Schutz von genetischen Daten − Klonproblematik − Stammzellenforschung Das sind bei weitem nicht alle heiklen Themen die die Erforschung unseres eigenen Erbgutes mit sich bringt. Man kann in diesem Zusammenhang nur hoffen, dass Zukunftsvisionen mancher Buchautoren (Huxley, Orwell…) nicht Realität werden. Visualisierung biochemischer Netzwerke Seite 25/26
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