Rapidly exploring structural and dynamic properties of signaling networks using PathwayOracle

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>In systems biology the experimentalist is presented with a selection of software for analyzing dynamic properties of signaling networks. These tools either assume that the network is in steady-state or require highly parameterized models of the network of interest. For biologists interested in assessing how signal propagates through a network under specific conditions, the first class of methods does not provide sufficiently detailed results and the second class requires models which may not be easily and accurately constructed. A tool that is able to characterize the dynamics of a signaling network using an unparameterized model of the network would allow biologists to quickly obtain insights into a signaling network's behavior.</p> <p>Results</p> <p>We introduce <it>PathwayOracle</it>, an integrated suite of software tools for computationally inferring and analyzing structural and dynamic properties of a signaling network. The feature which differentiates <it>PathwayOracle </it>from other tools is a method that can predict the response of a signaling network to various experimental conditions and stimuli using only the connectivity of the signaling network. Thus signaling models are relatively easy to build. The method allows for tracking signal flow in a network and comparison of signal flows under different experimental conditions. In addition, <it>PathwayOracle </it>includes tools for the enumeration and visualization of coherent and incoherent signaling paths between proteins, and for experimental analysis – loading and superimposing experimental data, such as microarray intensities, on the network model.</p> <p>Conclusion</p> <p><it>PathwayOracle </it>provides an integrated environment in which both structural and dynamic analysis of a signaling network can be quickly conducted and visualized along side experimental results. By using the signaling network connectivity, analyses and predictions can be performed quickly using relatively easily constructed signaling network models. The application has been developed in Python and is designed to be easily extensible by groups interested in adding new or extending existing features. <it>PathwayOracle </it>is freely available for download and use.</p

Optimized pulses for the control of uncertain qubits

Constructing high-fidelity control fields that are robust to control, system, and/or surrounding environment uncertainties is a crucial objective for quantum information processing. Using the two-state Landau-Zener model for illustrative simulations of a controlled qubit, we generate optimal controls for \pi/2- and \pi-pulses, and investigate their inherent robustness to uncertainty in the magnitude of the drift Hamiltonian. Next, we construct a quantum-control protocol to improve system-drift robustness by combining environment-decoupling pulse criteria and optimal control theory for unitary operations. By perturbatively expanding the unitary time-evolution operator for an open quantum system, previous analysis of environment-decoupling control pulses has calculated explicit control-field criteria to suppress environment-induced errors up to (but not including) third order from \pi/2- and \pi-pulses. We systematically integrate this criteria with optimal control theory, incorporating an estimate of the uncertain parameter, to produce improvements in gate fidelity and robustness, demonstrated via a numerical example based on double quantum dot qubits. For the qubit model used in this work, post facto analysis of the resulting controls suggests that realistic control-field fluctuations and noise may contribute just as significantly to gate errors as system and environment fluctuations.Comment: 38 pages, 15 figures, RevTeX 4.1, minor modifications to the previous versio

PHY·FI: fast and easy online creation and manipulation of phylogeny color figures

BACKGROUND: The need to depict a phylogeny, or some other kind of abstract tree, is very frequently experienced by researchers from a broad range of biological and computational disciplines. Thousands of papers and talks include phylogeny figures, and often during everyday work, one would like to quickly get a graphical display of, e.g., the phylogenetic relationship between a set of sequences as calculated by an alignment program such as ClustalW or the phylogenetic package Phylip. A wealth of software tools capable of tree drawing exists; most are comprehensive packages that also perform various types of analysis, and hence they are available only for download and installing. Some online tools exist, too. RESULTS: This paper presents an online tool, PHY·FI, which encompasses all the qualities of existing online programs and adds functionality to hopefully eliminate the need for post-processing the phylogeny figure in some other general-purpose graphics program. PHY·FI is versatile, easy-to-use and fast, and supports comprehensive graphical control, several download image formats, and the possibility of dynamically collapsing groups of nodes into named subtrees (e.g. "Primates"). The user can create a color figure from any phylogeny, or other kind of tree, represented in the widely used parenthesized Newick format. CONCLUSION: PHY·FI is fast and easy to use, yet still offers full color control, tree manipulation, and several image formats. It does not require any downloading and installing, and thus any internet user regardless of computer skills, and computer platform, can benefit from it. PHY·FI is free for all and is available from this web address

FORG3D: Force-directed 3D graph editor for visualization of integrated genome scale data

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Genomics research produces vast amounts of experimental data that needs to be integrated in order to understand, model, and interpret the underlying biological phenomena. Interpreting these large and complex data sets is challenging and different visualization methods are needed to help produce knowledge from the data.</p> <p>Results</p> <p>To help researchers to visualize and interpret integrated genomics data, we present a novel visualization method and bioinformatics software tool called FORG3D that is based on real-time three-dimensional force-directed graphs. FORG3D can be used to visualize integrated networks of genome scale data such as interactions between genes or gene products, signaling transduction, metabolic pathways, functional interactions and evolutionary relationships. Furthermore, we demonstrate its utility by exploring gene network relationships using integrated data sets from a <it>Caenorhabditis elegans </it>Parkinson's disease model.</p> <p>Conclusion</p> <p>We have created an open source software tool called FORG3D that can be used for visualizing and exploring integrated genome scale data.</p

Effect of a Fatty Acid Additive on the Kinetic Friction and Stiction of Confined Liquid Lubricants

Apresentamos neste texto parte das produções de pesquisa que acompanhou a construção de corpos inseridos num Centro de Atenção Psicossocial para Álcool e outras Drogas, em cidade do nordeste brasileiro, focando de modo mais acentuado em arranjos de masculinidades. Especial atenção é dada à tensão entre normalização de corpos e tentativas de (re)existências. A argumentação se desenvolve no campo da saúde pública, em particular o da saúde mental, e alicerçada nos estudos de gênero e sexualidade. A produção de dados se valeu de observações registradas em diário de campo, acompanhamento itinerante, composição de um coletivo de pesquisa, entrevistas, grupos focais em que, dentre outras coisas, se discutia trechos de diários de campo, rodas de conversa e oficinas com profissionais e usuári*s. A aposta metodológica foi a de forjar um modo de narrar coletivo que agenciasse experimentação e desaprendizagens corporais, junto a modos de produzir cuidado em saúde e de fazer pesquisa.Apresentamos neste texto parte das produções de pesquisa que acompanhou a construção de corpos inseridos num Centro de Atenção Psicossocial para Álcool e outras Drogas, em cidade do nordeste brasileiro, focando de modo mais acentuado em arranjos de masculinidades. Especial atenção é dada à tensão entre normalização de corpos e tentativas de (re)existências. A argumentação se desenvolve no campo da saúde pública, em particular o da saúde mental, e alicerçada nos estudos de gênero e sexualidade. A produção de dados se valeu de observações registradas em diário de campo, acompanhamento itinerante, composição de um coletivo de pesquisa, entrevistas, grupos focais em que, dentre outras coisas, se discutia trechos de diários de campo, rodas de conversa e oficinas com profissionais e usuári*s. A aposta metodológica foi a de forjar um modo de narrar coletivo que agenciasse experimentação e desaprendizagens corporais, junto a modos de produzir cuidado em saúde e de fazer pesquisa.Apresentamos neste texto parte das produções de pesquisa que acompanhou a construção de corpos inseridos num Centro de Atenção Psicossocial para Álcool e outras Drogas, em cidade do nordeste brasileiro, focando de modo mais acentuado em arranjos de masculinidades. Especial atenção é dada à tensão entre normalização de corpos e tentativas de (re)existências. A argumentação se desenvolve no campo da saúde pública, em particular o da saúde mental, e alicerçada nos estudos de gênero e sexualidade. A produção de dados se valeu de observações registradas em diário de campo, acompanhamento itinerante, composição de um coletivo de pesquisa, entrevistas, grupos focais em que, dentre outras coisas, se discutia trechos de diários de campo, rodas de conversa e oficinas com profissionais e usuári*s. A aposta metodológica foi a de forjar um modo de narrar coletivo que agenciasse experimentação e desaprendizagens corporais, junto a modos de produzir cuidado em saúde e de fazer pesquisa.Apresentamos neste texto parte das produções de pesquisa que acompanhou a construção de corpos inseridos num Centro de Atenção Psicossocial para Álcool e outras Drogas, em cidade do nordeste brasileiro, focando de modo mais acentuado em arranjos de masculinidades. Especial atenção é dada à tensão entre normalização de corpos e tentativas de (re)existências. A argumentação se desenvolve no campo da saúde pública, em particular o da saúde mental, e alicerçada nos estudos de gênero e sexualidade. A produção de dados se valeu de observações registradas em diário de campo, acompanhamento itinerante, composição de um coletivo de pesquisa, entrevistas, grupos focais em que, dentre outras coisas, se discutia trechos de diários de campo, rodas de conversa e oficinas com profissionais e usuári*s. A aposta metodológica foi a de forjar um modo de narrar coletivo que agenciasse experimentação e desaprendizagens corporais, junto a modos de produzir cuidado em saúde e de fazer pesquisa.Apresentamos neste texto parte das produções de pesquisa que acompanhou a construção de corpos inseridos num Centro de Atenção Psicossocial para Álcool e outras Drogas, em cidade do nordeste brasileiro, focando de modo mais acentuado em arranjos de masculinidades. Especial atenção é dada à tensão entre normalização de corpos e tentativas de (re)existências. A argumentação se desenvolve no campo da saúde pública, em particular o da saúde mental, e alicerçada nos estudos de gênero e sexualidade. A produção de dados se valeu de observações registradas em diário de campo, acompanhamento itinerante, composição de um coletivo de pesquisa, entrevistas, grupos focais em que, dentre outras coisas, se discutia trechos de diários de campo, rodas de conversa e oficinas com profissionais e usuári*s. A aposta metodológica foi a de forjar um modo de narrar coletivo que agenciasse experimentação e desaprendizagens corporais, junto a modos de produzir cuidado em saúde e de fazer pesquisa.Apresentamos neste texto parte das produções de pesquisa que acompanhou a construção de corpos inseridos num Centro de Atenção Psicossocial para Álcool e outras Drogas, em cidade do nordeste brasileiro, focando de modo mais acentuado em arranjos de masculinidades. Especial atenção é dada à tensão entre normalização de corpos e tentativas de (re)existências. A argumentação se desenvolve no campo da saúde pública, em particular o da saúde mental, e alicerçada nos estudos de gênero e sexualidade. A produção de dados se valeu de observações registradas em diário de campo, acompanhamento itinerante, composição de um coletivo de pesquisa, entrevistas, grupos focais em que, dentre outras coisas, se discutia trechos de diários de campo, rodas de conversa e oficinas com profissionais e usuári*s. A aposta metodológica foi a de forjar um modo de narrar coletivo que agenciasse experimentação e desaprendizagens corporais, junto a modos de produzir cuidado em saúde e de fazer pesquisa.The paper presents part of the research productions that accompanied the construction of bodies inserted in a Psychosocial Care Center for Alcohol and Other Drugs (CAPS-AD) of a city in the northern region of Brasil, focusing more sharply on masculinities arrangements. Special attention is given to the tension between normalized bodies and attempts at resistance and (re) exist. The argument is in the field of public health, particularly mental health, and rooted in gender and sexuality studies. The data production methodology made use of observations recorded in a diary, itinerant follow-up of a collective of research, interviews, focus groups where, among other things, was discussed diary topics, conversation circles and workshops. The attempt was to produce a way of collective narrating strategy, combining up experience and body (un)learn well as ways of producing health care and doing research

The Signaling Petri Net-Based Simulator: A Non-Parametric Strategy for Characterizing the Dynamics of Cell-Specific Signaling Networks

Reconstructing cellular signaling networks and understanding how they work are major endeavors in cell biology. The scale and complexity of these networks, however, render their analysis using experimental biology approaches alone very challenging. As a result, computational methods have been developed and combined with experimental biology approaches, producing powerful tools for the analysis of these networks. These computational methods mostly fall on either end of a spectrum of model parameterization. On one end is a class of structural network analysis methods; these typically use the network connectivity alone to generate hypotheses about global properties. On the other end is a class of dynamic network analysis methods; these use, in addition to the connectivity, kinetic parameters of the biochemical reactions to predict the network's dynamic behavior. These predictions provide detailed insights into the properties that determine aspects of the network's structure and behavior. However, the difficulty of obtaining numerical values of kinetic parameters is widely recognized to limit the applicability of this latter class of methods

Testing Propositions Derived from Twitter Studies: Generalization and Replication in Computational Social Science

Replication is an essential requirement for scientific discovery. The current study aims to generalize and replicate 10 propositions made in previous Twitter studies using a representative dataset. Our findings suggest 6 out of 10 propositions could not be replicated due to the variations of data collection, analytic strategies employed, and inconsistent measurements. The study’s contributions are twofold: First, it systematically summarized and assessed some important claims in the field, which can inform future studies. Second, it proposed a feasible approach to generating a random sample of Twitter users and its associated ego networks, which might serve as a solution for answering social-scientific questions at the individual level without accessing the complete data archive.published_or_final_versio