带你初步了解生物网络分析

简介

生物网络是复杂网络，也是以系统科学的思想研究生命的桥梁。网络中的节点可以是蛋白质，基因，RNA，DNA以及代谢物等，网络的边对应节点之间的物理、生化或功能上的相互作用。生物分子之间的相互作用并不是一成不变的，反应在基因调控网络上，节点之间的边会因时间、空间或外部环境的变化而发生变化。网络分析是生物网络的研究重点。网络中生物分子及其相互作用的显著变化，形成差异性网络，这种差异性变化对细胞信号传导、细胞发育、环境压力、药物治疗以及疾病状态的转变有重大的参考价值。目前常见的网络分析有基因调控网络，蛋白质相互作用，转录调控网络，代谢网络，以及单细胞调控网络等。

生物网络分析应用领域

生物网络分析是研究生物机体的重要途径，其核心问题是属性依赖网络的距离度量、特异性属性依赖子网的提取。通过生物实验数据挖掘出生物网络的潜在变化，以系统的方法研究生命现象的热点和难点。如借助复杂网络、图论以及信息论等理论和方法对蛋白质相互作用网络聚类进行研究，了解蛋白质的功能。此外，对基因调控网络的研究也越来越多的应用到疾病基因预测、药物靶标的筛选等领域，并对疾病早期诊断、个性化治疗、药物研究产生了深远影响。因此，生物网络的构建及其应用在理论与实践方面都有重要的价值与意义。

基因表达过程中的调控网络

蛋白质互作网络：研究蛋白质相互作用网络，在蛋白质层次上，主要是研究蛋白质相互作用网络对蛋白质个体进化性质，蛋白质功能研究等。
基因调控网络：基因调控网络（GRN），决定并维持细胞特异类型（cell-type-specific)的转录状态，反过来又构成了细胞形态和功能的基础。每种细胞类型或稳定状态均由一组特异的转录因子与其靶标基因组合构成，在这个组合中活跃的转录因子（TFs)与基因组中的一组顺式调节区域相互作用并与染色质结构相互作用，从而产生特定的基因表达谱。基因调控网络是一种表达基因间复杂调控关系的生物网络，也是理解基因功能的重要手段之一。通过构建基因调控网络可以全面分析和了解基因之间的相互作用关系，认识并掌握细胞生命活动的运作机制。