生物信息学】加回目浏画专论与旅途系统生物学盯的几大重要’题陈铭浙江大学生命科学学院生物信息学系,杭州哪摘要近几年来,系统生物学从正式提出到受到普遮关注和研究,对生物学的研究发展起了革命性的变化。主要从系统生物学的发展及其内容进行分析,讨论了生物数据整合,模型建立和模拟分析等几点关健性的问赶,并展望了系统生物学的研究。关健词系统生物学生物信息学整合生物学整合生物信息学重要问趁中圈分类号文献标识码文章摘号一,巧《么刃一仍一四一璐川盯既哪毖吨介阿南‘了压曲沂而四如,必乎了华妇脚,肠和移之加如”匆,枷唱动侧刃侧巧吕汉公目由远西闭,州皿撇叨肠饭脚访翻司过城一砂勿口川抽目川坛山石加洲司场州血耐已叹口唱花胶目,。国滋址,即月犯耐口址以划呵”肠应份访翻试肠哈因切耐,曰加山】如唱山越口过币佣,戏义吧山回叩公劝山日。心,川曰衍山可喊肠叨一盯沈山伽肠应盯苗比回拓玩甲丽花应份玩叱浏山面诩丽耘。旧什么是系统生物学组成成分基因、创、蛋白质、代谢物、生物小分子等的构成以及在特定条件下这些组分间的相互,一一系统生物学玩哪月等人议月关系并分析这生物系统在定时间内的动力学过程。目前而言,生物系限于细胞系,即不的定义是通过整合生物系统中的诸多相互作统仅统在、,。同环境各种因素影响下的细胞的生理状态如细胞用的组分来研究复杂生物过程的机制研究内容包,,,内蛋白表达及蛋白的功能代谢反应细胞信号分子至些括大量实验数据的收集提出能少描述这数据。,在细胞间及细胞与基质的相互作用等等的重要特征的数学模型利用计算机进行精确计算生已,一。,其实系统物学的概念古有之早在以得到数值预测通过比较数值模拟结果与实验数哪,悦‘犯。,年控制论之父喃珊就明确指据来评估模型的质量同一时期苟以刃出以生物系统为研究对象的科学研究不。仪犯的定义是基于一系列从描述分子到系哪廿十世纪印年代,系统理论更是被众多科学家,数学家统的特征和行为方程的原理和方法来系统水平上理和工程师所热衷团脑山阳。有关物理学的思解生物现象。苟犯还认为,系统生物学由幼想应用于生物学的导了学术界对这一“经,,建议致当时两个不同的分支组成一是知识发现和数据挖掘即。,典”系统生物学的广泛争论随后的几十年中先后发从巨量的实验数据中获取隐藏的模式并形成假设结,展出了象六十年代末的生化系统理论比而司,,认果二是基于模拟的分析提供预测用于确和,匆班肠助守七十年代中期的代谢控制理论认公血刃。妇研究。,加山山。田加】℃曰寸么刀和事实上到目前为止,人们对系统生物学的精确阮劝的都是对生物系统进行简化数学模型的建,,拼定义和理解还不是很统一存在着各种不同的定义,。,立描述的都是在稳态的情况随后的几十年两者的总的说来,系统生物学是研究一个生物系统中所有收稿日期二以万一一劝修回日期二么义巧一一‘金项目国家自然科学基金资助项目加盯印肠、福建省自然科学重点项目羞金资助功五日卫作密简介陈铭刀一,男,浙江乐清人,德国生物信息学博士,剐徽授,研究硕城生物信息学、系统生物学,一‘”对咖二生肠信息学第森模型理念导致了大量的建模工具的开发。但是,由于征选择,度量,处理,特征提取,分类和标识。现有的生物系统的数据不充分,使得这些模型理念不能得以数据挖掘技术常用的有聚类、概念描述,连接分析,充分地发展和应用。这一方面是由生物系统本身的复关联分析,偏差检测和预测模型等。聚类如同通常杂性决定,另一方面侧是科技发展历史局限性的原因。所说的“物以类聚”,就是把一组个体按照相似性归。历史的发展决定昨天我们必须对生物系统的各个组分成若干类别聚类涉及数据影射到一个或多个预先。进行了解,而只能通过逐步研究清楚局部细节后才能定义的或新的类别概念描述就是对某类对象的内,。全面了解整个生物系统。当前,我们对生物系统的各涵进行描述并概括这类对象的有关特征连接分个组分都作了深人而细致的工作,已经积累了巨量的析涉及对数据在数据库中的明显连接和链接的估。生物数据。自然地,人们又试图把这些组分的研究数计关联分析是反映一个事件和其他事件之间依赖。据拼合起来,反过来,从基因到蛋白质到细胞进行研或关联的知识数据库中的数据常有一些异常记,。究。从已知组分推测整体功能,揭示生命的复杂性金录从数据库中检测这些偏差很有意义偏差检测字塔之迷砚加越么犯。而且,由于大规模分析方法的的基本方法是寻找观测结果与参照值之间有意义的。实现和利用,如基因芯片技术用于大规模检测旧差别预测模型是数据挖掘自动在大型数据库中寻,,的表达变化情况,质谱分析用于蛋白质组学,核磁共振找预测性信息根据时间序列数据由历史的和当前,用于代谢组学中,以分析蛋白质和代