11.1. Базы данных биологических путей
Биологические (сигнальные, метаболические) пути стали стандартным способом представления координированных реакций и действий молекул в клетке. Комбинация взаимосвязанных друг с другом путей представляется как биологическая сеть, что является более целостным представлением о «запутанности» клеточных реакций. Среди биологических сетей, к которым относятся сети нервных волокон, сосудов, молекулярные сети и другие, в биоинформационных исследованиях прежде всего рассматриваются молекулярные. Они включают: белковые сети, образованные группой физически взаимодействующих друг с другом белков; генные сети, включающие гены и контролирующие их функционирование регуляторные RNA и факторы транскрипции; метаболические сети, состоящие из субстратов и продуктов биохимических реакций; сети сигнальных молекул, включающие рецепторы, их лиганды и внутриклеточные эффекторы.
Для описания молекулярных сетей используют методы математического анализа и теорию графов. При этом любая сеть представляется как совокупность узлов (белков, генов и т.д.), соединенных друг с другом ориентированными или неориентированными ребрами (связями).
Выделяют следующие типы сетей:
► безмасштабная - гетерогенная сеть, содержащая хабы - узлы с наибольшим количеством связей;
► модульно организованная - все узлы имеют одинаковое число связей с соседями, хабы отсутствуют;
► иерархично и модульно организованная безмасштабная сеть. Генные и метаболические сети могут содержать ориентированные
ребра, когда связь направлена на ген, находящийся под регуляцией фактора транскрипции, или на продукт от субстрата. Сети сигнальных молекул могут содержать как ориентированные, так и неориентирован-
ные ребра. В белковых сетях узлы могут быть связаны друг с другом неориентированными ребрами, так как оба белка принимают одинаковое участие во взаимодействии.