Bioloxía dos sistemas

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Atención!
 Atención: Este artigo ou apartado precisa dun traballo de revisión.
O artigo está inzado de lusismos.
Por favor, vexa a lista de Artigos con problemas e mellóreo de acordo coas indicacións que aparecen nesa páxina. Cando os problemas se resolvan, retire esta mensaxe e borre a páxina da lista de artigos con problemas, pero, por favor, non quite esta mensaxe ata que estea todo solucionado (se fose posible, sería mellor substituír este marcador por outro máis específico). (Desde maio de 2011.)

A bioloxía dos sistemas ou bioloxía sistémica é o termo empregado para describir un conxunto de correntes na investigación das biociencias e un movemento orixinario destas correntes. Os seus proponentes describen a bioloxía dos sistemas como un campo de investigación interdisciplinar baseado na bioloxía e que se centra nas interaccións complexas dos sistemas biolóxicos. Segundo os seus proponentes, a bioloxía dos sistemas utiliza unha perspectiva holística, en contrapunto a unha perspectiva reducionista. En particular, a partir do ano 2000 o termo foi largamente utilizado nas biociencias e nunha variedade de contextos. Unha ambición largamente proclamada da bioloxía dos sistemas é a modelaxe e descuberta de propiedades emerxentes, propiedades dun sistema cuxa descrición teórica se torna apenas posíbel grazas a técnicas case exclusivamente usadas na bioloxía dos sistemas.

Índice

[editar] Panorámica xeral

A bioloxía dos sistemas pode considerarse a partir dunha variedade de aspectos:

  • Como un campo de estudo, particularmente o estudo das interaccións entre os componentes de sistemas biolóxicos, e como estas interaccións orixinan a función e comportamento dese sistema (por exemplo, as enzimas e os metabolitos nunha vía metabólica).[1][2]
"A abordaxe reducionista identificou con suceso a maioría dos componentes e moitas interaccións mas, infortunadamente, non oferece calquera conceitos ou métodos convincentes para entender como emerxen as propiedades de determinado sistema (...) a multiplicidade de causas e efeitos nos conxuntos de redes biolóxicas é mellor tratada através da observación simultánea, por métodos cuantitativos, dos múltiplos componentes e por unha integración rigorosa dos dados científicos cos modelos matemáticos" Science[3]
"A bioloxía dos sistemas(...)resúmese a xuntar e non descompor, integración e non redución. Requere que desenvolvamos maneiras de pensar acerca da integración que sexan tán rigorosas canto os nosos programas reducionistas, só que diferentes(...) Tal significa mudar a nosa filosofía, en todo o sentido do termo"'Denis Noble[4]
  • Como unha serie de protocolos operacionais usados para a investigación performativa (incluindo componente prática de laboratorio). Estes protocolos inclúen un ciclo composto de teoría, modelaxe analítica ou computacional para propor hipóteses específicas testábeis, validación experimental e utilización da recén-adquirida descrición cuantitativa para refinar a teoría ou modelo computacionais.[5][6] Dado que o obxectivo é un modelo das interaccións dun sistema, as técnicas experimentais que mellor serven a Bioloxía dos Sistemas son aqueles que se estenden aos sistemas e tentan ser tán completos quanto posíbel. Deste modo, transcritómica, metabolómica, proteómica e técnicas con elevada capacidade procesiva son empregadas para recoller dados quantitativos para a construción e validación dos modelos.
  • Como fenómeno socio-científico definido pola estratexia de integrar dados complexos de interaccións en sistemas biolóxicos a partir de varias fontes experimentais, utilizando para tal ferramentas e persoal interdisciplinares.

Esta variedade de pontos de vista ilustra o feito de que a Bioloxía dos Sistemas se refere a un agregado de conceitos marxinalmente sobreponíbeis e non a un único campo claramente explicitado. Contudo, o termo adquiriu grande popularidade a partir de 2007, co desenvolvimento de cadeiras (cátedras) e institutos de Bioloxía dos Sistemas por todo o mundo.

[editar] Historia

A bioloxía dos sistemas ten raíces nos seguintes campos:

Un dos teóricos precursores da bioloxía dos sistemas foi Ludwig von Bertalanffy coa teoría xeral dos sistemas [7]. Unha das primeiras simulacións numéricas en bioloxía publicouse en 1952 polos neurofisioloxistas británicos Alan Lloyd Hodgkin e Andrew Fielding Huxley, que construiran un modelo matemático que descrebía e xustificava o potencial de acción que se propaga ao longo do axonio dunha célula neuronal. [8] O seu modelo descrebía unha función celular que emerxía da interacción entre dous componentes moleculares distintos, canais de sodio e de potasio, e pode ser vista como o comezo da Bioloxía de Sistemas computacional. [9] In 1960, Denis Noble developed the first computer model of the heart pacemaker.[10]

O estudo formal da bioloxía dos sistemas como disciplina distinta foi lanzado polo teórico de sistemas Mihajlo Mesarovic en 1966 durante un simposio internacional no Case Institute of Technology en Cleveland, Ohio intitulado "Systems Theory and Biology."[11][12]

As décadas de 1960 e 1970 víran o desenvolvimento de varias abordaxes para estudar sistemas moleculares complexos, tais como a Análise de Controlo Metabólico e a teoría de sistemas bioquímicos. Os sucesos da bioloxía molecular ao longo da década de 1980, conxuntamente con o cepticismo en relación á bioloxía teórica que frequentemente apresentava fallas nas súas previsións, levou a que a modelaxe quantitativa de procesos biolóxicos fose vista con desconfianza e se tornáse nun campo limitado de investigación.

Contudo, o nacemento da xenómica funcional nos anos 1990 posibilitou a xeración de enormes quantidades de dados fiábeis, acoplados ao poder crecente e gigantesco da computación. En consequencia, tornouse finalmente posíbel traballar con modelos realistas de sistemas biolóxicos. En 1997, o grupo de Masaru Tomita publicou o primeiro modelo quantitativo do metabolismo de toda unha célula hipotética.

En redor do ano 2000, após os Institutos de Bioloxía dos Sistemas se teren establecido en Seattle e Toquio, a bioloxía dos sistemas surxiu como ramo independente, impulsionado pola finalización de varios proxectos xenómicos, polo aumento exponencial de dados ómicos (ex da xenómica e proteómica) e polo suceso paralelo de técnicas de elevada procesividade e de bioinformática. Dende entón, surxiron varios institutos de investigación dedicados á Bioloxía dos Sistemas. Dende o verán de 2006, debido á escasez de persoal competente na área da Bioloxía dos Sistemas[13] estableceranse diversos centros formadores en Bioloxía dos Sistemas en varias partes do mundo.

[editar] Disciplinas asociadas á bioloxía dos sistemas

Panorámica das vías de tradución de sinal

Podemos ver a bioloxía dos sistemas como a capacidade para obter, integrar e analisar dados complexos a partir de diversas fontes experimentais usando para tal ferramentas interdisciplinares. Algunhas plataformas tecnolóxicas comuns inclúen:

Alén da identificación e quantificación das moléculas mencionadas anteriormente, existen outras técnicas que permiten a análise do dinamismo celular e das interaccións que ocorren dentro da célula. Estas técnicas inclúen:

  • Interactómica: o estudo das interaccións entre moléculas. Neste momento o campo de investigación oficial denominase por estudo das interaccións proteína-proteína (inglés: protein-protein interactions PPI). O estudo PPI pode incluir aspectos de outras disciplinas moleculares, tais como:
  • Fluxómica: a medición das alteracións moleculares dinámicas ao longo do tempo.
  • Biómica: análise sistémica do bioma.

As investigacións são frequentemente combinadas com métodos de perturbación en larga escala, incluindo abordaxes do tipo químico ou xenético (ex: RNAi, expresión anormal de xenes selvaxes ou mutantes) através de bibliotecas (coleccións) de substâncias. Robós e sensores automáticos posibilitan a experimentación e aquisición de dados en tán larga escala. Estas tecnoloxías son aínda emerxentes e debátense cos problemas xerados pola enorme quantidade de dados producidos e unha relativa baixa qualidade. Un número razoabelmente elevado de cientistas quantitativos (ex: cientistas e biólogos computacionais, estatísticos, matemáticos, enxeñeiros e físicos) procuran mellorar a qualidade destas abordaxes e crear, refinar e retestar os modelos que reflecten mais rigorosamente determinadas observacións.

A abordaxe da bioloxía dos sistemas involve frequentemente o desenvolvimento de modelos mecanísticos, tais como a reconstrución de sistemas dinámicos a partir das propriedades quantitativas dos seus elementos básicos. [14][15]

Por exemplo, unha rede celular pode ser modelada matematicamente através de métodos do foro da cinética química e da teoría do controlo. Debido ao largo número de parámetros, variábeis e factores limitantes presentes en redes celulares, utilizanse muitas vezes técnicas numéricas e computacionais. Para alén disto, utilizanse aínda outros aspectos da ciência dos computadores e da informática na Bioloxía dos Sistemas, tais como:

  • cálculos de proceso para crear modelos de procesos biolóxicos
  • integración da información existente na literatura científica
  • uso de técnicas de extracción de información e mineración de texto
  • desenvolvimento da bases de dados online e repositorios para partillar dados e modelos
  • abordaxes para integración de bases de dados e integración de interoperabilidade de programas de computador
  • desenvolvimento de modos sintactica e semanticamente racionais de representar un determinado modelo biolóxico

[editar] Notas

  1. ↑ Modelo:Cite conference
  2. ↑ Systems Biology — the 21st Century Science.
  3. ↑ Sauer, U. et al. (27 April 2007). "Getting Closer to the Whole Picture". Science 316. DOI: 10.1126/science.1142502.
  4. ↑ {{{título}}}. p21
  5. ↑ Systems Biology: Modelling, Simulation and Experimental Validation.
  6. ↑ Modelo:Cite conference
  7. ↑ {{{título}}}.
  8. ↑ Hodgkin AL, Huxley AF (1952). "A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve". J Physiol 117 (4): 500–544.
  9. ↑ Le Novere (2007). "The long journey to a Systems Biology of neuronal function". BMC Systems Biology 1. DOI: 10.1186/1752-0509-1-28.
  10. ↑ Noble D (1960). "Cardiac action and pacemaker potentials based on the Hodgkin-Huxley equations". Nature 188: 495–497. DOI: 10.1038/188495b0.
  11. ↑ {{{título}}}.
  12. ↑ "A Means Toward a New Holism". Science 161 (3836): 34–35. DOI: 10.1126/science.161.3836.34.
  13. ↑ Working the Systems.
  14. ↑ Gardner, di Bernardo D, Lorenz D and Collins JJ (4 July 2003). "Inferring genetic networks and identifying compound of action via expression profiling". Science 301: 102–1005. DOI: 10.1126/science.1081900.
  15. ↑ di Bernardo, Thompson MJ, Gardner TS, Chobot SE, Eastwood EL, Wojtovich AP, Elliot SJ, Schaus SE and Collins JJ (March de 2005). "Chemogenomic profiling on a genome-wide scale using reverse-engineered gene networks". Nature Biotechnology 23: 377–383. DOI: 10.1038/nbt1075.

[editar] Véxase tamén

[editar] Bibliografía

  • Zeng BJ. Structurity - Pan-evolution theory of biosystems (On the theory of system biological engineering and systems medicine etc.), Hunan Changsha Xinghai, May, 1994.
  • Hiroaki Kitano {{{título}}}.
  • CP Fall, E Marland, J Wagner and JJ Tyson {{{título}}}.
  • G Bock and JA Goode {{{título}}}.
  • {{{título}}}.
  • L. Alberghina and H. Westerhoff {{{título}}}.
  • {{{título}}}.
  • {{{título}}}.
  • {{{título}}}.
  • Z. Szallasi, J. Stelling, and V.Periwal {{{título}}}.
  • {{{título}}}.
  • {{{título}}}.
  • {{{título}}}. - emphasis on Network Biology (For a comparative review of Alon, Kaneko and Palsson see Werner, E. (March 29, 2007). "All systems go" (PDF). Nature 446: 493–4. DOI: 10.1038/446493a.)
  • Andriani Daskalaki {{{título}}}.
  • {{{título}}}.

[editar] Revistas

[editar] Artigos

[editar] Ligazóns externas

Traído desde "http://gl.wikipedia.org/w/index.php?title=Bioloxía_dos_sistemas&oldid=2372379"
Ferramentas persoais
Espazos de nomes

Variantes
Accións
Navegación
Imprimir/exportar
Caixa de ferramentas
Outras linguas