1. BioUML - интегрированная платформа для совместных исследований в области биоинформатики и системной биологии www.biouml.org Колпаков Ф.А. 1,2, Толстых Н.И. 1, Валеев Т.Ф. 1, Евшин И.С. 1,3 Киселев И.Н. 1,2, Кутумова Е.О. 1,2, Семисалов Б.В. 1,2, Шарипов Р.Н. 1,4, Кондрахин Ю.В. 1,2, Кель А.Э. 1,5 1 ООО «Институт системной биологии», г. Новосибирск, 2 КТИ ВТ СО РАН, г. Новосибирск, 3 НГУ, г. Новосибирск 4 ИЦиГ СО РАН, г. Новосибирск 5 geneXplain GmbH, г. Вольфенбютель, Германия

2. План доклада Платформа BioUML - основные концепции и возможности краткий обзор интерфейса базы данных, работа с диаграммами проекты пользователя, работа с таблицами методы анализа интеграция с R интеграция с Galaxy workflow скрипты: JavaScript, R genome browser NGS интегрированные программы workflow ChIP-seq GTRD – Gene Transcription Regulation Database филогения - средства R, Galaxy BioUML – платформа для совместных исследований

3. BioUML platform BioUML is an open source integrated platform for systems biology that spans the comprehensive range of capabilities including access to databases with experimental data, tools for formalized description, visual modeling and analyses of complex biological systems. Due to scripts (R, JavaScript) and workflow support it provides powerful possibilities for analyses of high-throughput data. Plug-in based architecture (Eclipse run time from IBM is used) allows to add new functionality using plug-ins. BioUML platform consists from 3 parts: BioUML server – provides access to biological databases; BioUML workbench – standalone application. BioUML web edition – web interface based on AJAX technology;

4. systems biology – visual modelling – supported standards: SBML, SBGN, BioPAX, SED-ML, SBO, MIRIAM, CellML, SED-ML – Modular modelling: composite models, agent based models reproducible highthroughput data analyses: analyses: algorithms, scripts, workflows integration with R/Bioconductor, Galaxy data: microarrays, NGS, ChIP-SEQ visualization: genome browser platform for collaborative research – Biostore – main entry point for registration and access rights – Amazon EC2 servers – data repository - groups, projects, import/export, FTP upload – chat, history Main features

5. Main platforms for bioinformatics and BioUML Taverna standalone application powerful workflows Galaxy workflows, web interface, collaborative research, genome browser scripts, statistics, plots R/Bioconductor BioUML platform standalone application powerful workflows web interface, collaborative research genome browser scripts, statistics, plots BioClipse Eclipse plug-in based architecture, chemoinformatics Eclipse plug-in based architecture, chemoinformatics

6. Main platforms for bioinformatics and BioUML Taverna standalone application powerful workflows Galaxy workflows, web interface, collaborative research, genome browser scripts, statistics, plots R/Bioconductor BioUML platform standalone application powerful workflows web interface, collaborative research genome browser scripts, statistics, plots + systems biology visual modelling simulation parameters fitting … + chat for on-line consultations BioClipse Eclipse plug-in based architecture, chemoinformatics Eclipse plug-in based architecture, chemoinformatics

7. Android market Android AppStore MacOS, iPOD, iPhone Market Platform

8. Android market Android AppStore MacOS, iPOD, iPhone Market Platform Biostore BioUML

9. Biostore BioUML platform Developers - plug-ins: methods, visualization, etc. - databases Users - subscriptions - collaborative & reproducible research Experts -services for data analysis - on-line consultations BioUML ecosystem provide tools and databases use provide services

10. www.biouml.org

36. Фрагмент сценария для автоматической обработки ChIP-Seq данных

37. Galaxy - workflow

39. R world Java/BioUML world JavaScript host objects allows to merge R/Bioconductor and Java/BioUML worlds

50. Genome browser

51. uses AJAX and HTML5 technologies interactive - dragging, semantic zoom tracks support Ensembl DAS-servers user-loaded BED/GFF/Wiggle files Genome browser: main features

54. NGS - интегрированные в BioUML методы (Bowtie, MACS, ChIPHorde, ChIPMunk, …) - программы, интегрированные в Galaxy - пакеты R - аннотация найденных пиков (SNP, сайтов и т.п.) - визуализация - workflows - ChIP-SEQ - RNA-SEQ - сборка и аннотация генома человека (в процессе) - поддержка распарелеливания внешних программ как часть workflow - база данных GTRD (на основе данных ChIP-SEQ) - выделенные сервера - Amazon EC2 – по запросу - Biodatomics – 64 ядра, 256 Гб памяти.

59. Фрагмент сценария для автоматической обработки ChIP-Seq данных

61. Целью которой является: - построение моделей регуляции генной экспрессии для всех генов человека, мыши и крысы - ежеквартальное обновление моделей на основе вновь появляющихся данных в полуавтоматическом режиме на основе сценариев (workflow) Модели строятся на 2 уровнях: 1) набор сайтов связывания транскрипционных факторов, полученных в ходе мета-анализа на основе данных: - ChIP-SEQ - предсказанных сайтов - эволюционно-консервативных районов - микрочиповых экспериментов. 2) математические модели регуляции отдельных генов, представленные в виде дифференциальных уравнений; GTRD Gene Transcription Regulation Database

64. Phylogeny

72. BioUML: platform for collaborative research – Biostore – main entry point for registration and subscriptions –Amazon EC2 servers – data repository – groups – projects – import/export, FTP upload – collaborative diagram editing (like Google docs) – chat – history (in process)

75. Acknowledgements Part of this work was partially supported by the grant: European Committee grant №037590 “Net2Drug” European Committee grant №202272 “LipidomicNet” Integration and interdisciplinary grants №16, 91 of SB RAS. BioUML team Software developers Biologists Nikita Tolstyh Ilya Kiselev Ruslan Sharipov Tagir Valeev Elena KutumovaIvan Yevshin Anna Ryabova Alexey Shadrin