2016年5月31日

網路生物學—以「網路」探索生命奧妙

作者/許家郎(臺灣大學生命科學系博士後研究員。)

「網路」是一群點與線的集合,點代表一個物件,而線代表兩個物件的「關聯性」, 此關聯性可以很具體,也可能很抽象。以臺北市的「捷運網路」為例,散落各地的車站為點,線代表的是兩站間是否有具體的捷運軌道相連;另一種常見的網路──人際關係網路,點代表的是個人,而線表示這兩個人是否為好友關係,至於怎樣才稱得上好友,這就見仁見智了。

在我們的生活中,充斥著各式各樣的網路資料,也成功地運用在各種領域上。例如Google的搜尋網頁排名演算法,就是利用網頁與超連結(hyperlink)所組成的網路資料,根據使用者所下的搜尋字串,來計算網頁的權重,並將搜尋結果排名給使用者。另外,分析人際關係的網路時,發現任意兩個人,竟然平均只要透過另外六個人,就可以連結到另一人,因此有了「小世界理論」這個詞彙。而人際關係網路也應用在流行病學的研究上,用來模擬傳染病如何在人群中擴散開來,並循線找出可能的帶原者。

什麼是「網路生物學」?
生命最小單位是細胞,內部有許多不同的分子, 像是DNA、RNA( 含mRNA、microRNA與tRNA等)、蛋白質等。這些分子單獨存在時沒有任何功能,必須與其他分子互動才能發揮效用。細胞內存在各式各樣的交互作用:代謝反應,指的是由大代謝物(metabolite)變成小代謝物的過程,需要藉由一種名為「酵素」的蛋白質進行催化,以利代謝物間的轉換,此為代謝物與蛋白質的交互作用;DNA變成RNA的轉錄過程,需要一種稱作「轉錄因子」的蛋白質,結合在特定的DNA位置,協助產生出所需要的RNA,這就是一種蛋白質與DNA的交互作用;微型RNA(microRNA)會根據鹼基對的互補,結合在特定的RNA上,造成該RNA被降解(degradation)或無法轉譯出蛋白質,這就是一種DNA與RNA的交互作用;細胞骨架或者訊息傳導,大部份則是藉由蛋白質與蛋白質交互作用來達成。把這些不同分子之間的交互作用集合起來,所組成的網路就是生物網路(圖一)。而網路生物學(network biology)就是一門研究這些生物網路特性,並以網路的角度,來探索與解釋生物現象的一門科學。......【更詳細的內容請見科學月刊第558期】



圖一:生物網路是由細胞內各種分子交互作用所組成。




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