Метаболи́зм, или обме́н веще́ств, — это химические реакции, поддерживающие жизнь в живом организме. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды.
Метаболомика — это «систематическое изучение уникальных химических „отпечатков пальцев“ специфичных для процессов, протекающих в живых клетках» — конкретнее, изучение их низкомолекулярных метаболических профилей. Метаболом представляет собой совокупность всех метаболитов, являющихся конечным продуктом обмена веществ в клетке, ткани, органе или организме. В то время как данные об экспрессии мРНК генов и данные протеомного анализа не раскрывают полностью всего того, что может происходить в клетке, метаболические профили могут дать мгновенный снимок физиологических процессов в клетке. Одна из задач системной биологии и функциональной геномики — интегрирование данных протеомики, транскриптомики и метаболической информации для получения более целостного представления о живых организмах.
FASTA — текстовый формат для нуклеотидных или полипептидных последовательностей, в котором нуклеотиды или аминокислоты обозначаются при помощи однобуквенных кодов. Из-за своей простоты и практичности в настоящее время используется большинством программ работы с биологическими последовательностями. Файлы данного формата могут содержать названия последовательностей, их идентификаторы в базах данных и комментарии. В зависимости от природы содержащихся в нем биологических последовательностей файл формата FASTA может иметь различные расширения.
Выра́внивание после́довательностей — биоинформатический метод, основанный на размещении двух или более последовательностей мономеров ДНК, РНК или белков друг под другом таким образом, чтобы легко увидеть сходные участки в этих последовательностях. Сходство первичных структур двух молекул может отражать их функциональные, структурные или эволюционные взаимосвязи. Выровненные последовательности оснований нуклеотидов или аминокислот обычно представляются в виде строк матрицы. Добавляются разрывы между основаниями таким образом, чтобы одинаковые или похожие элементы были расположены в следующих друг за другом столбцах матрицы.
Предсказа́ние структу́ры белка́ — направление молекулярного моделирования, предсказание по аминокислотной последовательности трёхмерной структуры белка. Данная задача является одной из самых важных целей биоинформатики и теоретической химии. Данные, полученные при помощи предсказания, применяются в медицине и биотехнологии при создании новых ферментов. Для лучших результатов сочетают несколько программ и методов.
ChIP-seq — метод анализа ДНК-белковых взаимодействий, основанный на иммунопреципитации хроматина (ChIP) и высокоэффективном секвенировании ДНК. Метод был разработан для изучения модификаций гистонов по всему геному, а также поиска мест связывания транскрипционных факторов. Ранее самым популярным методом для установления ДНК-белковых взаимодействий был ChIP-on-chip, сочетающий иммунопреципитацию хроматина с гибридизацией на ДНК-микрочипах.
Моти́в в молекулярной биологии — относительно короткая последовательность нуклеотидов или аминокислот, слабо меняющаяся в процессе эволюции и, по крайней мере предположительно, имеющая определённую биологическую функцию. Под мотивом иногда подразумевают не конкретную последовательность, а каким-либо образом описанный спектр последовательностей, каждая из которых способна выполнять определённую биологическую функцию данного мотива.
Cytoscape — биоинформатическая платформа с открытым исходным кодом, предназначенная для визуализации сетей молекулярных взаимодействий и биологических путей с возможностью использования дополнительных данных, таких как функциональная аннотация, информация об уровне экспрессии генов и прочих. Несмотря на то, что исходно Cytoscape был разработан для биологических исследований, сейчас он широко используется для решения различных задач по анализу сетей и их визуализации.
Визуализа́ция да́нных секвени́рования РНК — способ визуального представления данных, полученных с помощью РНК-секвенирования (RNA-seq) в наглядной форме, с помощью которого можно увидеть картирование полученных чтений на геном и анализировать уровень экспрессии гена. Существует множество программ, позволяющих осуществить визуализацию.
Ана́лиз обогаще́ния по функциона́льной принадле́жности — совокупность методов для ассоциации набора генов с изменением фенотипа. Для формализации существующих данных о фенотипе такие методы часто используют базы данных предварительно аннотированных наборов генов. Результатом применения метода в этом случае является множество преаннотированных наборов, частота встречаемости которых во входном наборе статистически значимо отличается от фоновой. Такие преаннотированные наборы называют перепредставленными или недопредставленными.
BWA — программный пакет для картирования коротких прочтений на большие референсные геномы, написанный китайским биоинформатиком Хенг Ли и англичанином Ричардом Дурбиным. Является одним из широкоиспользуемых алгоритмов выравнивания, а также рекомендуется для анализа данных производителями Illumina. BWA состоит из трёх основных алгоритмов: BWA-BackTrack, BWA-SW и BWA-MEM. В основе алгоритмов BWA лежит преобразование Барроуза—Уилера, суффиксные массивы и алгоритм выравнивания Смита—Ватермана. Программный пакет умеет работать с длинными последовательностями на порядок быстрее, чем MAQ при достижении аналогичной точности выравнивания.
Поиск сайтов связывания транскрипционных факторов in silico — поиск и предсказание сайтов связывания факторов транскрипции в последовательности нуклеотидов ДНК при помощи компьютерных алгоритмов. Сайты связывания представляют собой короткие сегменты ДНК, длиной от 8—10 до 16—20 пар оснований, имеющие высокое сродство к факторам транскрипции. Эти короткие последовательности ДНК называются мотивами. Аналогично при помощи компьютерных алгоритмов ищутся сайты связывания кофакторов, полимераз, сайты сплайсинга и повторяющиеся элементы в ДНК. Обнаружение мотивов позволяет лучше понять регуляцию транскрипции, сплайсинг мРНК и образование белковых комплексов.
Анализ баланса потоков (АБП), — метод математического моделирования метаболизма, позволяющий определить скорость реакций в метаболической сети. Метод применяется в моделировании разных воздействий на клетку или оптимизации условий её роста. Ключевыми особенностями метода являются использование стационарного приближения и малая потребность в вычислительной мощности.
Пангено́м, также супрагеном — совокупность всех генов рассматриваемой группы организмов, для которой возможно генетическое разнообразие между близкородственными штаммами или экотипами. Пангеном объединяет набор генов всех штаммов, составляющих кладу: вид, род или таксон более высокого порядка. Традиционно понятие пангенома применяется к видам бактерий и архей.
Абир (Андрей) Убаевич Игамбердиев - российско-канадский биолог, профессор Мемориального университета Ньюфаундленда, Канада. Известен исследованиями по организации метаболизма растений, концептуальному развитию основ теоретической биологии и работами по философии науки.
Проект «Микробиом Человека» (ПМЧ) — The Human Microbiome Project (HMP) — это исследовательская инициатива Национальных институтов здравоохранения США, проявленная с целью лучшего понимания микрофлоры человека и её значения для человеческого здоровья и проблем, с ним связанных. Первая фаза запущенного в 2007 году проекта была сосредоточена на определении и характеристиках микрофлоры человека. Вторая фаза, известная как Интегративный Проект «Микробиом Человека» (иПМЧ), началась в 2014 году с целью развития ресурсной базы для характеристики микробиома и прояснения роли микробов в состояниях здоровья и болезни человека. Эта программа получила финансовую поддержку в размере 170 миллионов долларов США от общего фонда Национальных институтов здравоохранения США с 2007 по 2016 гг.
Уридин-5'-дифосфат-N-ацетилглюкозамин, или УДФ-N-ацетилглюкозамин, или UDP-GlcNAc — природное соединение, нуклеотидный кофермент, используемый OGT-гликозилтрансферазой для переноса N-ацетилглюкозамина на сериновые или треониновые аминокислотные остатки белков. Представляет собой 2-амино-2-дезоксиуглеводное производное уридин-5'-пирофосфата. УДФ-N-ацетилглюкозамин является конечным продуктом метаболизма аминосахаров, представляющего собой минорную ветвь метаболизма глюкозы.
Бесполезный цикл, также известный как цикл субстрата, или «холостой» цикл, представляет собой циклический биохимический процесс, возникающий, когда два метаболических пути одновременно проходят в противоположных направлениях и не имеют общего эффекта, кроме рассеивания энергии в виде тепла. Причина, по которой этот цикл был назван «бесполезным» циклом, заключалась в том, что казалось, что этот цикл работает без чистой пользы для организма. Изначально этот процесс считался причудой метаболизма и, таким образом, был назван бесполезным циклом. После дальнейшего исследования было обнаружено, что бесполезные циклы очень важны для регулирования концентраций метаболитов. Например, если бы гликолиз и глюконеогенез были активными одновременно, глюкоза была бы преобразована в пируват путем гликолиза, а затем обратно в глюкозу путем глюконеогенеза с общим потреблением АТФ. Бесполезные циклы могут играть роль в регуляции метаболизма, где бесполезный цикл будет системой, колеблющейся между двумя состояниями и очень чувствительной к небольшим изменениям активности любого из вовлеченных ферментов. Цикл действительно генерирует тепло и может использоваться для поддержания теплового гомеостаза, например, в бурой жировой ткани молодых млекопитающих, или для быстрого генерирования тепла, например, в летательных мышцах насекомых и у животных, находящихся в спячке, во время периодического возбуждения от оцепенения. Сообщалось, что цикл субстрата метаболизма глюкозы — это не бесполезный цикл, а регулирующий процесс. Например, когда внезапно требуется энергия, АТФ заменяется АМФ, гораздо более реактивным аденином.
Комбинированная малоновая и метилмалоновая ацидурия (КМАММА), также называемая комбинированной малоновой и метилмалоновой ацидемией — это наследственное метаболическое заболевание, характеризующееся повышенным уровнем малоновой кислот и метилмалоновой кислот. Некоторые исследователи предположили, что КМАММА может быть одной из самых распространенных форм метилмалоновой ацидемии и, возможно, одной из самых распространенных врожденных ошибок метаболизма. Из-за того, что диагноз ставится нечасто, чаще всего он остается невыявленным.
Метаболическая сеть — это совокупность метаболических и физических процессов, определяющих физиологические и биохимические свойства клетки. Как таковые, эти сети включают химические реакции метаболизма, метаболические пути, а также регуляторные взаимодействия, которые направляют эти реакции.
Медиафайлы на Викискладе