Биологические сети. Биоинформатические интернет ресурсы биологических, генных и метаболических сетей

1.

Биологические сети.
Биоинформатические интернет
ресурсы биологических, генных и
метаболических сетей.

2.

• Все процессы, происходящие в организме
(биохимические,
физиологические
и
др.),
осуществляются
благодаря
согласованной
экспрессии разных групп генов. Каждая из этих
групп составляет основу генной сети, отвечающей
за выполнение определенной функции клетки,
организма.
• Механизм
регуляции
представляет
собой
совокупность
скоординированной
экспрессии
генов, их белковых продуктов и взаимодействий
между ними. Суть его в связи с внешней средой и
другими генными сетями. Поэтому в любой генной
сети есть компоненты, обеспечивающие прием и
передачу внешних сигналов, или есть компоненты,
продуцирующие такие сигналы.

3.

4.

5.

6.

Можно выделить несколько типов
обязательных компонентов:
Например:
1) группы координированных генов (сетевое
ядро;
2) кодируемые этими генами белки (выполняют
определенные структурные, биохимические и
регуляторные функции);
3) низкомолекулярные соединения
(метаболиты и др.) и различные внешние
сигналы, стабилизирующие состояние генной
сети

7.

Следующие основные принципы структурнофункциональной организации генных сетей
1. Наличие
разнообразных
молекулярных
механизмов изменения белков, ферментативных
реакций, транспорта, транскрипции, сплайсинга,
трансляции, посттрансляционных модификаций.
2. Наличие «центральных» генов в каждой сети и
белков (ключевых регуляторов), обеспечивающих
координацию активности остальных генов этой
сети
3. Каскадный механизм активации транскрипции
больших
групп
генов
транскрипционными
факторами.

8.

Pathguide
• Список
ресурсов
Pathway
(http://pathguide.org) представляет собой
метабазу данных.
• В сети доступно более 190 онлайн-баз
данных.
• базы данных метаболических путей,
сигнальных путей и т. д. мишени факторов
транскрипции, сетей регуляции генов,
генетических
взаимодействий,
взаимодействий
белок-соединение
и
взаимодействия белок-белок.

9.

10.

На диаграммах KEGG PATHWAY показаны следующие
разделы:
• 1) метаболические пути (178 диаграмм);
• 2) реализация генетической информации (транскрипция,
трансляция) (22 схемы);
• 3) взаимодействие с окружающей средой (сигнализация) (38
схем);
• 4) клеточные процессы (клеточный цикл, цитоскелет,
хемотаксис) (24 схем);
• 5) процессы в организме (иммунная, эндокринная система и
др.) (78 схем);
• 6) болезни (81 карт);
• 7) лекарства (75 схем).
Информация о каждой диаграмме в базе данных KEGG PATHWAY
доступна как в графическом, так и в форматном виде.

11.

12.

13.

База данных генетической сети
KEGG PATHWAY
База GeneNet
MetaCyc
BioCyc
Reactome
WikiPathways
SIGNOR
SPIKE
PANTHER Pathway
NetPath
InnateDB
BioCarta
SMPDB
Pathway Commons
ConsensusPathDB
TRED
NDEx
The Interactome
BiGG Models
STRING
GeneMANIA
ANDSystem
BioGRID
TRRUST
TRRD
GTRD
miRBase

14.

Объем данных о виде Homo sapiens в
открытых информационных ресурсах.

15.

GeneMANIA
• GeneMANIA (http://genemania.org) — это веб-сайт для
выдвижения гипотез о функциях генов, анализа списков генов и
проведения функционального анализа.
• GeneMANIA находит функционально похожие гены, используя
несколько данных геномики и протеомики.
• Еще одним применением GeneMANIA является предсказание
функции генов. Учитывая один ген-запрос, GeneMANIA находит
гены, которые разделяют с ним функцию, на основе
взаимодействия с ним.
• В настоящее время поддерживаются девять организмов
(Arabidopsis thaliana, Caenorhabditis elegans, Danio rerio,
Drosophila melanogaster, Escherichia coli, Homo sapiens, Mus
musculus, Rattus norvegicus и Saccharomyces cerevisiae).
• Сотни наборов данных и сотни миллионов взаимодействий
были собраны из наборов данных функциональной геномики
GEO, BioGRID, IRefIndex и I2D для реальных организмов.

16.

GeneMANIA — это информационный ресурс, объединяющий данные из
различных источников (статей, баз данных, компьютерных прогнозов) о
следующих типах взаимосвязей ген/белок:
(1) коэкспрессия;
(2) колокализация в геноме;
(3) генетические взаимодействия;
(4) общие биологические пути;
(5) прямые белок-белковые взаимодействия;
(6) наличие сходных белковых доменов
GeneMANIA
содержит
информацию
о
163599
генах/белках,
597392998
взаимодействиях,
принадлежащих 9 видам организмов (включая человека).
GeneMANIA реализована в двух формах: (1) онлайнверсия; (2) Плагин системы Cytoscape.

17.

ConsensusPathDB
• ConsensusPathDB — это метабаза данных,
которая
объединяет
различные
типы
функциональных
взаимодействий
из
разнородных
ресурсов
данных
о
взаимодействиях.
• Физическое
взаимодействие
белков,
метаболические и сигнальные реакции, а
также регуляторное взаимодействие генов
объединены в единую ассоциативную сеть,
одновременно
описывающую
функциональные аспекты генов, белков,
комплексов, метаболитов и т.д.

18.

Reactome
• Проект Reactome — одна из таких баз
данных, которая собирает структурную
информацию обо всех биологических путях
и процессах в организме человека.
• Это хорошо написанный, тщательно
задокументированный
набор
молекулярных реакций, охватывающих
спектр
от
простых
метаболических
промежуточных продуктов до сигнальных
путей и сложных клеточных событий.