Language
Country/Area
No result found
Таинственная связь между генами и метаболизмом: почему метаболические пути так важны?
В молекулярной биологии термин «путь» используется для описания тщательно организованной схематической диаграммы части молекулярного физиологического механизма, включая метаболические пути и пути передачи сигналов. Метаболические пути описывают процессы ферментативных реакций внутри клеток или тканей, тогда как пути передачи сигнала имитируют регуляторный процесс. Исследователи постоянно изучают сложность этих путей и пытаются понять, какую роль они играют в биологии.
Типичная модель пути начинается с внеклеточной сигнальной молекулы, которая активирует определенный рецептор, запуская серию молекулярных взаимодействий.
Пути обычно представляются в виде графических изображений узлов генов, белков и/или малых молекул, связанных известными функциональными ассоциациями. Во многих случаях эти пути имеют сложную топологию, включая петли и альтернативные пути. Этот тип анализа помогает исследовать изменения в экспрессии генов и, таким образом, пролить свет на их биологическую активность.
Однако анализ путей чаще всего используется для первоначальной характеристики и интерпретации известных экспериментальных или патологических состояний, которые часто изучаются с помощью инструментов «омики» или исследований ассоциаций на уровне всего генома.
Исследователи могут выполнять анализ путей, используя высокопроизводительные биологические данные, включая данные высокопроизводительного секвенирования и данные микрочипов. Перед проведением анализа пути необходимо оценить каждый ген на предмет изменений, что может включать количественный (анализ дифференциальной экспрессии) или качественный анализ (выявление соматических вариантов или сопоставление соседних генов с полиморфизмами отдельных нуклеотидов, связанными с заболеванием). Эта информация может помочь исследователям понять, какие функциональные наборы генов (ФГС) сильно изменяются в ходе эксперимента, и в дальнейшем выявить их потенциальные биомаркеры при конкретных заболеваниях.
Содержание, структура, формат и функциональность путей различаются в зависимости от различных ресурсов баз данных, таких как KEGG, WikiPathways и Reactome.
При выполнении анализа путей общепринятыми методами являются анализ избыточной репрезентативности (ORA), оценка функциональных категорий (FCS), анализ топологии путей (PTA) и анализ обогащения сетей (NEA). Эти методы основаны на различных аналитических подходах и позволяют идентифицировать ключевые гены в наборах генов и связанные с ними пути на основе высокопроизводительных данных.
Ранние исследования показали, что анализ путей может гибко и точно выявлять гены, важные для быстрых патологических процессов.
Что касается коммерческих решений, то, несмотря на наличие множества инструментов с открытым исходным кодом и публичных репозиториев, различные компании также предлагают собственное программное обеспечение и базы данных для анализа путей. Эти инструменты не только повышают эффективность исследований, но и систематизируют биологические знания и предоставляют мощные аналитические возможности.
Хотя анализ путей имеет широкий потенциал применения, его ограничения нельзя игнорировать. Поскольку результаты анализа путей зависят от аннотаций в существующих базах данных, их следует интерпретировать с осторожностью, поскольку во многих данных может отсутствовать подробная информация о типе клеток или контексте развития.Эти коммерческие продукты обычно продвигают собственные каналы и сети, и выбор таких продуктов может зависеть от навыков пользователя, его финансовых и временных ресурсов.
Итак, с какими трудностями придется столкнуться исследователям в ходе будущих анализов, чтобы лучше понять загадочную связь между генами и метаболизмом?
