Буклет Лаборатории "COMPUTATIONAL SYSTEMS BIOLOGY: from analysis to synthesis"
Информационная биология занимает в современной биологии
ключевую и исключительно важную позицию. Она обеспечивает теоретические
и информационно -компьютерные основы геномных исследований, генетики и
селекции, молекулярной генетики и биологии, генетической и белковой инженерии,
биотехнологии, медицинской генетики, генодиагностики, генотерапии, словом, тех наук,
благодаря выдающимся достижениям которых биология превратилась в одну из лидирующих
наук грядущего столетия. С учетом этого разворачиванию исследований в
области информационной биологии во всем мире придается приоритетное значение. Такое
же отношение к развитию информационной биологии характерно и для Института
цитологии и генетики СО РАН.
Основные направления исследований
К числу основных научных задач лаборатории
относятся:
разработка теоретических и компьютерных методов анализа геномов;
теоретическое и компьютерное исследование фундаментальных
молекулярно-генетических процессов: транскрипции, сплайсинга, трансляции, мутационного и
рекомбинационного процессов и т.д.;
-
компьютерное моделирование структурно
-функциональной организации генетических макромолекул (ДНК, РНК и белков);
теоретическое
и компьютерное исследование фундаментальных принципов регуляции генетических
систем и процессов;
изучение закономерностей эволюции генетических
макромолекул и молекулярно-генетических систем;
создание компьютерных баз данных для
хранения экспериментальной информации о структуре и функции ДНК, РНК и белков,
о функционировании молекулярно-генетических систем организмов;
разработка компьютерных технологий моделирования сложных молекулярно-генетических систем и
процессов;
создание сверх больших информационно -программных систем для анализа
молекулярно -биологической и молекулярно-генетической информации.
Нами разрабатывается база данных TRRD (Transcription
Regulatory Regions Database), предназначенная для накопления экспериментальных данных
о протяженных районах , контролирующих транскрипцию генов эукариот. База данных
TRRD позволяет описывать блочную структуру районов, регулирующих транскрипцию и
иерарх ию регуляторных единиц, входящих в эти районы. К ним относятся цис-элементы
(сайты связывания транскрипционных факторов), композиционные элементы,
образованные парами близкорасположенных сайтов, промоторы, энхансеры, сайленсеры и
протяженные районы, регулирующие транскрипцию, которые содержат перечисленные
выше элементы и располагаются в 5'- и 3'-концевых областях генов или в интронах
.
Конформационные и физико-химические свойства ДНК определяют
функции регуляторных геномных последовательностей (РГП), а также специфичность
и эффективность их взаимодействия с регуляторными белками. Конформационные
и физико-химические свойства ДНК контекстно зависимы.
Они определяют взаимную ориентацию пар оснований
в двойной спирали ДНК, физико-химические свойства регуляторных геномных
последовательностей (РГП) и динамически е характеристики РГП, значимые для ДНК-
белковых взаимодействий. Анализ различных типов РГП показал, что каждый такой тип
характеризуется специфичным набором конформационных и физико-химических свойств и значениями их
активности.
Развиваемая нами системаGeneExpress предназначена для интеграции собственных
разработок и внешних , доступных через Интернет ресурсов по регуляции экспрессии
генов.
Мы разрабатываем базу данных GeneNet для сбора и хранения информации по
генным сетям и путям передачи сигналов в эукариотических организмах .
Рассматриваются следующие иерарх ические уровни генных сетей: уровень организма,
уровень клетки, уровень гена. Следующие генные сети описаны в базе данных
GeneNet:
Регуляция антивирусного ответа.
Регуляция дифференцировки
эритроцитов.
Ответ
на тепловой шок.
Авторегуляция гена HSP-70.
Регуляция биосинтеза стероидов.
Регуляция уровня холестерина в клетке.
Регуляция прорастания семян растений.
Запасные белки в семенах растений.
Регуляция азотфиксации у бобовых .
