Naview: a d3.js based javascript library for drawing and annotating voltage-gated sodium channels membrane diagrams
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Naview: uma biblioteca javascript baseada em d3.js para desenhar e anotar diagramas de membrana de canais de sódio dependentes de voltagem
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Resumo
Os canais de sódio dependentes de voltagem (Nav) são proteínas de membrana essenciais para iniciar e propagar o potencial de ação em neurônios e outras células excitáveis. Em um determinado organismo, frequentemente existem múltiplos canais de sódio especializados em diferentes tecidos, cujas mutações podem causar efeitos deletérios observados em diversas doenças. Consequentemente, há um grande interesse médico e farmacológico nessas proteínas. A literatura científica frequentemente utiliza diagramas de membrana para representar padrões importantes nesses canais, incluindo os seis segmentos transmembranares (S1–S6) presentes em quatro domínios homólogos diferentes (D1–D4), os sensores de voltagem S4, os segmentos de resíduos que revestem o poro e os resíduos do filtro de seletividade iônica, resíduos de glicosilação e fosforilação, sítios de ligação de toxinas e a alça de inativação, entre outros. A maioria desses diagramas é ilustrada digitalmente ou manualmente, e programas especificamente dedicados à geração interativa e otimizada de tais visualizações são escassos ou inexistentes. Este artigo descreve o Naview, uma visualização em JavaScript de código aberto, compatível com navegadores web modernos, para o desenho e anotação dinâmicos de diagramas de membrana de canais de sódio dependentes de voltagem, baseada na biblioteca D3.js. Utilizando uma interface gráfica de usuário e combinando anotações definidas pelo usuário com código UniProt opcional como entradas, o Naview permite a criação e personalização de diagramas de membrana. Nessa interface, o usuário também pode mapear e exibir propriedades importantes dos canais de sódio, resíduos, regiões e suas relações por meio de símbolos, cores e conexões de arestas. Tais recursos podem facilitar a exploração de dados e fornecer gráficos rápidos e de alta qualidade, prontos para publicação, para essa área de pesquisa altamente ativa.
Abstract
Voltage-gated sodium channels (Nav) are membrane proteins essential to initiating and propagating action potential in neurons and other excitable cells. For a given organism there are often multiple, specialized sodium channels found in different tissues, whose mutations can cause deleterious effects observed in numerous diseases. Consequently, there is high medical and pharmacological interest in these proteins. Scientific literature often uses membrane diagrams to depict important patterns in these channels including the six transmembrane segments (S1–S6) present in four different homologous domains (D1–D4), the S4 voltage sensors, the pore-lining residue segments and the ion selectivity filter residues, glycosylation and phosphorylation residues, toxin binding sites and the inactivation loop, among others. Most of these diagrams are illustrated either digitally or by hand and programs specifically dedicated to the interactive and data-friendly generation of such visualizations are scarce or non-existing. This paper describes Naview, an open-source javascript visualization compatible with modern web browsers for the dynamic drawing and annotation of voltage-gated sodium channels membrane diagrams based on the D3.js library. By using a graphical user interface and combining user-defined annotations with optional UniProt code as inputs, Naview allows the creation and customization of membrane diagrams. In this interface, a user can also map and display important sodium channel properties, residues, regions and their relationships through symbols, colors, and edge connections. Such features can facilitate data exploration and provide fast, high-quality publication-ready graphics for this highly active area of research.
Assunto
Canais de sódio disparados por voltagem, Biologia computacional, Software
Palavras-chave
Membrane plot, Voltage gated sodium channel (NaV), D3.js, Data visualization, Javascript
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https://www.frontiersin.org/journals/bioinformatics/articles/10.3389/fbinf.2022.774417/full