redes biológicas
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Redes Biológicas. Autores: Davi Duarte Pinheiro David Barros Hulak. 01 /09/2011. Roteiro. O que são redes biológicas Redes metabólicas Redes proteicas Redes neurais Redes ecológicas Conclusões. Redes biológicas. Interações entre elementos biológicos - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Redes Biológicas
Autores:
Davi Duarte PinheiroDavid Barros Hulak
01/09/2011
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Roteiro
O que são redes biológicas
Redes metabólicas
Redes proteicas
Redes neurais
Redes ecológicas
Conclusões
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Redes biológicas
Interações entre elementos biológicos
Substâncias químicas e suas reações
Conexões entre células neurais
Relações entre espécies de um ecossistema
Regulação genética
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Redes bioquímicas
Destaque nos últimos anos
Interações químicas intracelulares
Tipos de redes
Metabólicas
Proteicas
Genéticas
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Redes metabólicas: metabolismo
Catabolismo: nutrientes -> moléculas simples + ATP
Anabolismo: moléculas simples + ATP -> moléculas complexas
Caminho (pathway): C1 = R12 -> R12 -> ... -> R1n -> P
Redes metabólicas: R = {C1 U C2 U ... U Cn}
Apenas detalhes variam entre espécies do reino animal
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Redes metabólicas: estrutura
Vértices são metabólitos
Arestas são reações
Enzimas: representação opcional
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Redes metabólicas: representação
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Redes metabólicas: representação
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Medições experimentais
Foco no caminho
Radioisótopos
Adição de substratos ou enzimas
Inibição da reação
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Radioisótopos
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Radioisótopos
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Radioisótopos
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Radioisótopos: conclusões e problemas
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Aumento de concentração
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Aumento de concentração
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Aumento de concentração
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Aumento de concentração: conclusões e problema
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Inibição da reação
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Inibição da reação
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Inibição da reação: conclusões e problema
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Redes metabólicas: construção
Diferentes caminhos
Diferentes experimentos
Diferentes pesquisadores
Diferentes técnicas
Conhecimento bioquímico
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Redes metabólicas: sem escala
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Redes proteicas
Interações físicas
Complexo de proteínas
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Redes proteicas: representação
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Redes proteicas: imunoprecipitação
Identificação de interações
Co-imunoprecipitação
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Redes proteicas: co-imunoprecipitação
Confiável e muito utilizado
Muito custoso e demorado
Alternativa mais viável: métodos de high-throughput (alta vazão ou rendimento)
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Métodos de high-troughput
Impulsionaram o estudo de redes proteicas
Identificam interações mais rapidamente
Ténica mais antiga e bem estabelecida: two-hybrid screening
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Two-hybrid screening
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Two-hybrid screening
Biblioteca de possíveis presas
Barato e rápido
Interferência do fator de transcrição
Falsos positivos
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Purificação por afinidade tandem (TAP)
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Tandem affinity purification (TAP)
Apenas um par anticorpo-etiqueta
Fonte mais confiável de dados para redes protéicas
Etiqueta pode ser obstáculo
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Rede proteica: sem escala
Saccharomyces cerevisiae
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Redes neurais
Redes de neurônios
Processamento de informação
Dezenas de bilhões de neurônios
Várias entradas, apenas uma saída
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Redes neurais: neurônio
Corpo
Dendritos (várias entradas)
Axônio
Terminal do axônio (única saída)
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Redes neurais: sinais
Transmissão eletroquímica de informação
Ondas elétricas
Movimentos de cátions de sódio e potássio
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Redes neurais: estímulo
Um neurônio pode:
Não causar estímulo
Causar estímulos inibitórios
Causar estímulos excitatórios
Aceita vários estímulos inibitórios ou excitatórios
Pode propagá-los como resposta
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Redes neurais: estrutura
Neurônios modelados como vértices
Dois tipos de arestas:
Inibitórias
Excitatórias
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Redes neurais: conclusões
É muito difícil estudar neurônios
Rede tridimensional
Estudo de porções mais simples
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Redes neurais: exemplo
Caenorhabditis elegans (nematódeo)
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Redes ecológicas
Redes alimentares
Redes de parasitismo
Redes de mutualismo
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Redes ecológicas: redes alimentares
Rede direcionada
Espécies que se alimentam uma das outras
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Redes ecológicas: redes alimentares
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Redes alimentares: estrutura
Direção das arestas indica fluxo de energia
Alguns vértices podem ser generalizados
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Redes alimentares: estrutura
Geralmente acíclicas
Os de maior ordem se alimentam dos de menor ordem
Nível trófico
Quantidade diminui quando o nível aumenta
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Redes alimentares: obtendo informação
Documentação através de observação e literatura
Difícil obter medidas precisas
Rede de comida com pesos
Medir energia é demorado e difícil
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Redes ecológicas: redes de parasitismo
Similar às redes de comida
Pode ter vários níveis de parasitismo
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Redes ecológicas: redes mutualísticas
Não direcionadas
Normalmente formam redes bipartidas
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Conclusões
Seres vivos e suas interações
Diversos tipos de redes
Estruturas semelhantes
Complexidade
Conhecimento bioquímico
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Referências
Networks: an introduction (2010), por M. E. J. Newman
The large-scale organization of metabolic networks, por H. Jeong, B. Tombor, R. Albert, Z. N. Oltvai & A.-L Barabási (2000): http://www.barabasilab.com/pubs/CCNR-ALB_Publications/200010-05_Nature-OrganMetabolic/200010-05_Nature-OrganMetabolic.pdf
MetaCyc – Encyclopedia of Metabolic Pathways: http://metacyc.org/
Is proteomics heading in the wrong direction?, por Lukas A. Huber (2003): http://www.nature.com/nrm/journal/v4/n1/fig_tab/nrm1007_F1.html
Modelo de redes (aula de 2011-2 da disciplina): http://www.cin.ufpe.br/~rbcp/taia/aulas/modelos-redes.pptx
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Referências
Tendem Affinity Purification, Wikipedia (2011): http://en.wikipedia.org/wiki/Tandem_Affinity_Purification
Lethality and centrality in protein networks, por H. Jeong, S.P. Mason, A.-L. Barabási & Z.N.Oltvai (2001):
http://www.barabasilab.com/pubs/CCNR-ALB_Publications/200105-03_Nature-ProteinNetworks/200105-03_Nature-ProteinNetworks.pdf
Animal Biology (aula da Universidade de Wyoming), por A. Krist e C. M. del Rio (2004):
http://www.uwyo.edu/krist/biol2022/powerpoints/L5_sponges_cnidarians_platys_2022_11.pdf
Mutualistic networks for beginners, por J. Bascompte (2009):
http://evol-eco.blogspot.com/2009/01/mutualistic-networks-for-beginners.html
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