Мережева біологія

🌐 Типи біологічних мереж

Білкові взаємодії

Мережі взаємодій між білками. Вузли — білки, ребра — взаємодії. Використовується для виявлення комплексів, функціональних модулів, ключових білків.

Регуляторні мережі

Контроль експресії генів: транскрипційні фактори → гени, міРНК → мРНК. Використовується для розуміння регуляції, каскадів, feedback loops.

Метаболічні мережі

Мережі реакцій перетворення метаболітів. Вузли — метаболіти/ферменти, ребра — реакції. Використовується для оптимізації метаболізму.

Екологічні мережі

Взаємодії між видами: харчові мережі, взаємодопомога, конкуренція. Використовується для розуміння екосистем, стабільності.

⚙️ Топологічний аналіз

Ступінь вузла

Кількість зв'язків вузла. Hub-вузли мають високий ступінь, важливі для мережі. Scale-free мережі мають розподіл степеня з довгим хвостом.

Міжність

Важливість вузла для зв'язності (кількість найкоротших шляхів через вузол). Високі значення — критичні вузли, видалення може розірвати мережу.

Модульність

Виявлення модулів (груп взаємопов'язаних вузлів). Модулі часто відповідають функціональним одиницям. Методи: кластеризація, community detection.

Маленький світ

Властивість: невелика середня відстань між вузлами (6 кроків або менше). Ефективна комунікація в мережі, швидка передача інформації.

💡 Властивості біологічних мереж

Scale-free

Розподіл ступенів слідує степеневому закону: P(k) ~ k^(-γ). Більшість вузлів мають мало зв'язків, але є hub-вузли з багатьма. Стійкість до випадкових збоїв, вразливість до атак на hub-вузли.

Модульність

Мережі організовані в модулі (функціональні одиниці). Дозволяє еволюцію, ефективність, стійкість. Модулі можуть працювати відносно незалежно.

Стійкість

Біологічні мережі стійкі до випадкових збоїв через резервування, альтернативні шляхи. Але вразливі до прицільних атак на ключові компоненти.

Динаміка

Мережі змінюються в часі: активація/деактивація взаємодій, зміни експресії, адаптація. Потребує динамічного аналізу.

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте Michaelis-Menten Kinetics і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.