Cytoscape：庞大的相互作用网络出图神器

作者：麦子（转载请注：解螺旋·医生科研助手）

在生信分析里，各种物质相互作用网络（interaction network）的研究也很丰富，数据比较复杂。今天安利的Cytoscape就是一个专用于互作网络数据可视化的软件，比如蛋白-蛋白相互作用（Protein-Protein interaction, PPI）：

还有mRNA–microRNA相互作用：

反正就这个意思，这些图不加说明的话长得都差不多。不好意思今天的图例找得有点丑0.0不过其实可以作得很漂亮的，我们来玩一玩（我真的不是在黑这些文章=_=）。

软件在官网下载：http://www.cytoscape.org/download.php，会自动检测你的操作系统，提供合适的版本。如果你没有安装必备的Java运行环境，它也会提示你安装：

准备数据

先观察一下那些图，基本结构就是圈和圈之间的连线。圈圈在软件中叫Node（节点），有source node（源节点）和target node（靶节点）的区别；中间的连线叫Edge。所以，数据表要有一列源节点，一列靶节点，于是它们的关系（Edge）就自动确立了，其他的都是Node或Edge的属性。

以上面的第一张颜色有点像西芹百合的图为例（Nat Commun. 2017 Feb 16;8:14356.），从文献中下载作图所需的Excel表格（SupplementaryData 2），筛选出FOC≥1.5，q-value≤0.01的高置信（highconfidence, HC）PPI，贴到一张新的表格里。（不过，实例图还合入了既往报道过的PPI，我懒就不合了，所以待会出图会跟原文略有不同。）

表格的字段很多，但都可归为那三个元素：

为了能让这么多的字段在窄窄的屏幕上显示完，我调成竖排文字了，请自行适应=_=

第1、2列是HUGO命名法，最后一列是具体相互作用的结构域，都属于注释内容，不管了。

导入文件时，把Common1设为源节点，Common2设为靶节点，后面的都自动检测为Edge的属性。

可以看到前两列的源节点都是ABCB5，靶节点分别为EPHA2和ERBB2，意味着ABCB5会分别和后两者发生相互作用。当咱们自己建表格时也是这样处理，如果一个蛋白要和好几个蛋白发生相互作用，仍是一个关系建一行。

单击字段名选择属性。一般节点的属性都是字符串（String），即图中圈出来的“ab”符号，后面的1、123分别表示整数、长整数，1.0表示小数，y/n显然是YES/NO，一般软件会自动检测，但我们最好还是检查一下。

对于本例中的表格，可见HC-PPI、OncoPPI、ME-LUAD等等好几列都只有0和1两个值，软件会自动选择整数，但其实这些字段表示，那一行关系是否属于HC-PPI，是否属于OncoPPI、是否属于ME-LUAD，所以不是数值而是字符串。如果当初输入的是TRUE/FALSE，那这里就选y/n，这只是个人工作习惯问题。

出图：一点一点把数据变美

导入后会生成一张初始的图。嫌丑的话可以通过Layout菜单里的各种选项调整布局，或自己点选、框选（按住Ctrl）相应的节点来拖动，DIY布局：

再通过左边控制台中的Style选项卡来设置画风，在第2步下拉框中选一个自己喜欢的模板，再在第3步选择Node，在第4步的Def.一栏调整细节；然后回到第3步选Edge继续修改细节：

然后成果就是这样：

到这步，跟文献实例主要的距离在于：1）人家的圈圈有大有小；2）有绿色标出比较重要的几个蛋白；3）有蓝色的线标出肺腺癌中具有互斥性基因组变异（就是数据表中的ME_LUAD字段）的PPI。

先看后两者，因为比较容易，就是用左边控制台的Select功能，筛选出那几个重要蛋白，和ME_LUAD值为1的关系：

再回到Style选项卡，在Byp.一栏设置已选中元素的画风：

在画布上单击，取消选择就OK了（不满意想换颜色就回到Select栏，点下方的Apply，再回到Style继续调）。成果：

至于每个节点的大小，本来是要在表格中添加一列，设为Node的属性，再在Style中根据属性设置大小。

这篇文章的做法则是，用了Analyzer工具对数据做了进一步分析之后，用分析结果中的某一列作为节点属性：

Analyzer在工具菜单里，一路点下去就会傻瓜式地得到很多信息：

文章中另一些图片也是从这个结果中来，这里就不展开了。就看看界面下方的表格栏，一下子多了很多列，这些分析结果都可以作为Node的属性，进一步做可视化处理：

回到左边的Style栏，打开Size的下拉框，Column选择Degree，Mapping Type选择Continuous Mapping，再单击Current Mapping那个图例，就可打开弹框，拖动两个锚点设置最大最小值，随意拖到自己看着舒服为止。意思很明了，就是每个节点的大小，是根据Degree值来展示的。

因为节点有大小变化，所以理应创建图例说明（然而文章中没有）：

导出图片，可惜图例并不能直接插到完成图中，还需要后期PS合成，唉：

还可以展示更丰富的信息

刚才我挖了个坑，嫌这张图片丑，还可以变得更美、展示更多信息的。现在我就来填这个坑。下面有些地方就要脱离这篇文献的实例了。

一、节点的颜色也可以根据属性值设置

做法和刚才设置Size时大同小异。然后，刚才那些筛选出来的特殊蛋白，用别的形状表示，就在Shape中设置：

同理，如果研究不同元素的相互作用，如mRNA-microRNA，可以在数据表中加一列，注上每个源节点的类别，然后将microRNA设成菱形啥的。

二、Edge的粗细可根据某个值变化

不过这篇文章的数据不太合适展示这个功能，看看另一篇，线条粗细表示相互作用强度：

Sci Rep. 2017 Jan13;7:40356.

三、可通过箭头、颜色等表示上调、下调的方向

上面Sci Rep.那张图就是用红色表示上调，绿色表示下调，作法的本质也就是在数据表中加一列设置节点属性。

当然也可以通过箭头和标签表示。然而这篇文章竟然没提供Excel表，我只好随便建一个来演示。

在表中加上一列表示Direction属性：

把direction设上标签、颜色、形状：

注意形状那里是选择Target Arrow Shape一项，如果选了Source Arrow，那么箭头就是指向源节点了。然后出图：

所以基本的作图思想就是：1、建立关系；2、展示全局属性（通过Style实现）；3、高亮特殊属性（Select+Style、Style各项下拉框）。

常用的功能差不多也就这些，基础版本就能实现。如果还要探索多一点玩法，可以去官网下载插件（APP）：

如果你还有更精致的追求，App也满足不了你，那么……Cytoscape是个开（深）源（水）软件，你可以自己写程序开发App的，官网有教程。麦子就不再往下挖了。

标签：Style,Cytoscape,PPI,神器,出图,Edge,一列,节点,属性
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