Модель БрСМ - Передача биологической информации по многоуровневым сетям
Передача биологической информации по многоуровневым сетям
Комплексность динамических биологических систем позволяет понять важнейшие особенности поведения и свойств потоков биологической информации и ее регулирования. Биологические сети по самой своей сути динамичны и нестабильны; их способность адаптироваться к постоянно меняющимся воздействиям внутренней и внешней среды определяет их устойчивость и опирается на нее.
Концепция устойчивости сети предполагает, что при воздействии на сеть факторов окружающей среды одновременно запускается целый ряд ответных регулирующих реакций, направленных на поддержание стабильного состояния системы. Система считается устойчивой, если сохраняет свою способность функционировать независимо от того, в каком равновесном состоянии или в каких условиях она находится.
Существует два основных типа биологической информации:
- Информация о последовательностях:
Информация о последовательностях закодирована в ДНК четырехзначным нуклеотидным кодом и определяет структурные и функциональные особенности белков и молекул РНК, из которых состоят молекулярные механизмы. - Информация, содержащаяся в регуляторных сетях, которая контролирует поведение молекулярных механизмов:
Информация, содержащаяся в регуляторных сетях, принимает форму специфичных, взаимосвязанных, предсказуемых взаимодействий между различными белками, другими молекулами и регуляторными элементами ДНК, которые описывают поведение молекулярных механизмов при том или ином состоянии клетки. В этом смысле информация в регуляторных сетях связывает разные уровни биологической организации: от молекул до клеток, от клеток до тканей и от тканей до органов и их систем.
уществует гипотеза, согласно которой болезнь развивается, если накопившийся стресс превышает способности к ауторегуляции, поддерживающие устойчивость молекулярных сетей в тканях, что ведет к нарушению функции тканей, а это, в свою очередь, искажает молекулярный информационный поток. Поскольку ткани и органы объединены в сети посредством взаимных функциональных зависимостей, искажения информационного потока могут распространяться по сети, постепенно приводя к прогрессированию заболевания.
Ткани рассматриваются как биологические сети, состоящие из молекул и клеток, которые реагируют на различные внешние и внутренние факторы стресса, поддерживая при этом молекулярную когерентность. Молекулярная когерентность в данном контексте описывается как реакция молекул в ткани в ответ на сети молекул в других тканях или в системном кровотоке.
Причинно-следственные модели, основанные на понятии линейности и на понятии нелинейности
В молекулярной биологии и медицине причинно-следственные связи между объектами и их влияние друг на друга традиционно рассматриваются как происходящие линейно. Этот линейный взгляд, который часто называют редукционизмом, поддерживает подход, направленный на отдельную молекулу и отдельную мишень, когда конкретный биологический элемент (например, рецептор, ген и т. п.) при лечении заболевания рассматривается отдельно, в изоляции от других элементов. В последнее время развитие современных технологий позволило глубже понять фундаментальную взаимосвязанность биологических систем и побудило к созданию новых концепций, опирающихся на нелинейную, системную модель физиологических и патофизиологических процессов. Этот интегративный подход учитывает пространственно-временные взаимозависимости между множеством молекулярных и физиологических процессов и утверждает, что более эффективен подход к лечению заболеваний, учитывающий наличие биологических сетей.