生物网络

生物网络是一种将系统表示为各种生物实体之间的二元相互作用或关系的复杂集合的方法。 通常，网络或图形用于捕获实体或对象之间的关系。 典型的图形表示由一组由边连接的节点组成。

蛋白质-蛋白质相互作用网络 (PIN) 表示细胞中存在的蛋白质之间的物理关系，其中蛋白质是节点，它们的相互作用是无向边。 由于它们的无向性，很难识别相互作用中涉及的所有蛋白质。 蛋白质-蛋白质相互作用 (PPI) 对细胞过程至关重要，也是生物学中分析最深入的网络。 PPI 可以通过多种实验技术发现，其中酵母双杂交系统是研究二元相互作用的常用技术。 最近，使用质谱的高通量研究已经确定了大量的蛋白质相互作用。

许多国际努力已经产生了对实验确定的蛋白质-蛋白质相互作用进行分类的数据库。 其中一些是人类蛋白质参考数据库、相互作用蛋白质数据库、分子相互作用数据库 (MINT)、IntAct 和 BioGRID。 同时，已经提出了多种计算方法来预测相互作用。

最近的研究表明，通过深度进化时间，分子网络得到了保护。 此外，已经发现具有高度连通性的蛋白质比具有较低连通度的蛋白质更有可能是生存所必需的。 这一观察结果表明，网络的整体组成（不仅仅是蛋白质对之间的相互作用）对于生物体的整体功能至关重要。

基因组编码数千个基因，其产物（mRNA、蛋白质）对生命的各种过程至关重要，例如细胞分化、细胞存活和新陈代谢。 基因通过称为转录的过程产生此类产物，该过程由一类称为转录因子的蛋白质调节。 例如，人类基因组编码近 1,500 个 DNA 结合转录因子，调节 20,000 多个人类基因的表达。 完整的基因产物集和它们之间的相互作用构成了基因调控网络（GRN）。 GRN 调节细胞内基因产物的水平，进而调节细胞过程。

GRN 用基因和转录因子表示为节点，将它们之间的关系表示为边。 这些边是有方向的，代表了边两端的调控关系。 例如，从基因A到基因B的有向边表明A调节B的表达。因此，这些有向边既可以表示基因调控的促进，也可以表示其抑制。