Физика открытых систем: эффекты воздействия химических стрессоров на дифференциальную экспрессию генов
Технологии физики открытых систем применены для генерации системного знания об изменении активности генов при воздействии химических стрессоров. Системное знание автоматически сгенерировано на основе геномных данных, полученных на базе технологии микрочипов. Системное знание использовано для научног...
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2014
|
| Назва видання: | Кибернетика и системный анализ |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/115775 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Физика открытых систем: эффекты воздействия химических стрессоров на дифференциальную экспрессию генов / В.О. Агеев, Т.Л. Качанова, Л. Копылев, М. Спасова, Б.Ф. Фомин, О.Б. Фомин, Чен В.Чао // Кибернетика и системный анализ. — 2014. — Т. 50, № 2. — С. 64-74. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-115775 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1157752017-04-13T03:02:45Z Физика открытых систем: эффекты воздействия химических стрессоров на дифференциальную экспрессию генов Агеев, В.О. Качанова, Т.Л. Копылев, Л. Спасова, М. Фомин, Б.Ф. Фомин, О.Б. Чен В.Чао Системный анализ Технологии физики открытых систем применены для генерации системного знания об изменении активности генов при воздействии химических стрессоров. Системное знание автоматически сгенерировано на основе геномных данных, полученных на базе технологии микрочипов. Системное знание использовано для научного понимания и рационального объяснения закономерных изменений активности генов в зависимости от образца биоматериала, вида и концентрации химиката, временной серии экспериментов. Технології фізики відкритих систем застосовано для виробництва системного знання про зміну активності генів при дії хімічних стресорів. Системне знання автоматично згенероване на підставі геномних даних, отриманих на базі технології мікрочіпів. Системне знання використано для наукового розуміння та раціонального пояснення закономірних змін активності генів залежно від зразка біоматеріалу, виду і концентрації хімікату, часової серії експериментів. Technologies of the physics of open systems are applied to generate the system knowledge about changes in gene activity under the influence of chemical stressors. The system knowledge is automatically generated based on the genomic data obtained by using microarray technology. The system knowledge has been used for scientific understanding and rational explanation of regular changes in gene activity depending on the biomaterial sample, type of the chemical and its concentration, and time series of experiments. 2014 Article Физика открытых систем: эффекты воздействия химических стрессоров на дифференциальную экспрессию генов / В.О. Агеев, Т.Л. Качанова, Л. Копылев, М. Спасова, Б.Ф. Фомин, О.Б. Фомин, Чен В.Чао // Кибернетика и системный анализ. — 2014. — Т. 50, № 2. — С. 64-74. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/115775 001.5+575.117.2 ru Кибернетика и системный анализ Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Системный анализ Системный анализ |
| spellingShingle |
Системный анализ Системный анализ Агеев, В.О. Качанова, Т.Л. Копылев, Л. Спасова, М. Фомин, Б.Ф. Фомин, О.Б. Чен В.Чао Физика открытых систем: эффекты воздействия химических стрессоров на дифференциальную экспрессию генов Кибернетика и системный анализ |
| description |
Технологии физики открытых систем применены для генерации системного знания об изменении активности генов при воздействии химических стрессоров. Системное знание автоматически сгенерировано на основе геномных данных, полученных на базе технологии микрочипов. Системное знание использовано для научного понимания и рационального объяснения закономерных изменений активности генов в зависимости от образца биоматериала, вида и концентрации химиката, временной серии экспериментов. |
| format |
Article |
| author |
Агеев, В.О. Качанова, Т.Л. Копылев, Л. Спасова, М. Фомин, Б.Ф. Фомин, О.Б. Чен В.Чао |
| author_facet |
Агеев, В.О. Качанова, Т.Л. Копылев, Л. Спасова, М. Фомин, Б.Ф. Фомин, О.Б. Чен В.Чао |
| author_sort |
Агеев, В.О. |
| title |
Физика открытых систем: эффекты воздействия химических стрессоров на дифференциальную экспрессию генов |
| title_short |
Физика открытых систем: эффекты воздействия химических стрессоров на дифференциальную экспрессию генов |
| title_full |
Физика открытых систем: эффекты воздействия химических стрессоров на дифференциальную экспрессию генов |
| title_fullStr |
Физика открытых систем: эффекты воздействия химических стрессоров на дифференциальную экспрессию генов |
| title_full_unstemmed |
Физика открытых систем: эффекты воздействия химических стрессоров на дифференциальную экспрессию генов |
| title_sort |
физика открытых систем: эффекты воздействия химических стрессоров на дифференциальную экспрессию генов |
| publisher |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| publishDate |
2014 |
| topic_facet |
Системный анализ |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/115775 |
| citation_txt |
Физика открытых систем: эффекты воздействия химических стрессоров на дифференциальную экспрессию генов / В.О. Агеев, Т.Л. Качанова, Л. Копылев, М. Спасова, Б.Ф. Фомин, О.Б. Фомин, Чен В.Чао // Кибернетика и системный анализ. — 2014. — Т. 50, № 2. — С. 64-74. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| series |
Кибернетика и системный анализ |
| work_keys_str_mv |
AT ageevvo fizikaotkrytyhsisteméffektyvozdejstviâhimičeskihstressorovnadifferencialʹnuûékspressiûgenov AT kačanovatl fizikaotkrytyhsisteméffektyvozdejstviâhimičeskihstressorovnadifferencialʹnuûékspressiûgenov AT kopylevl fizikaotkrytyhsisteméffektyvozdejstviâhimičeskihstressorovnadifferencialʹnuûékspressiûgenov AT spasovam fizikaotkrytyhsisteméffektyvozdejstviâhimičeskihstressorovnadifferencialʹnuûékspressiûgenov AT fominbf fizikaotkrytyhsisteméffektyvozdejstviâhimičeskihstressorovnadifferencialʹnuûékspressiûgenov AT fominob fizikaotkrytyhsisteméffektyvozdejstviâhimičeskihstressorovnadifferencialʹnuûékspressiûgenov AT čenvčao fizikaotkrytyhsisteméffektyvozdejstviâhimičeskihstressorovnadifferencialʹnuûékspressiûgenov |
| first_indexed |
2025-07-08T09:21:03Z |
| last_indexed |
2025-07-08T09:21:03Z |
| _version_ |
1837069987686121472 |
| fulltext |
ÓÄÊ 001.5+575.117.2
Â.Î. ÀÃÅÅÂ, Ò.Ë. ÊÀ×ÀÍÎÂÀ, Ë. ÊÎÏÛËÅÂ, Ì. ÑÏÀÑÎÂÀ, Á.Ô. ÔÎÌÈÍ,
Î.Á. ÔÎÌÈÍ, ×ÅÍ Â. ×ÀÎ
ÔÈÇÈÊÀ ÎÒÊÐÛÒÛÕ ÑÈÑÒÅÌ: ÝÔÔÅÊÒÛ
ÂÎÇÄÅÉÑÒÂÈß ÕÈÌÈ×ÅÑÊÈÕ ÑÒÐÅÑÑÎÐÎÂ
ÍÀ ÄÈÔÔÅÐÅÍÖÈÀËÜÍÓÞ ÝÊÑÏÐÅÑÑÈÞ ÃÅÍÎÂ1
Àííîòàöèÿ. Òåõíîëîãèè ôèçèêè îòêðûòûõ ñèñòåì ïðèìåíåíû äëÿ ãåíåðàöèè ñèñòåìíîãî
çíàíèÿ îá èçìåíåíèè àêòèâíîñòè ãåíîâ ïðè âîçäåéñòâèè õèìè÷åñêèõ ñòðåññîðîâ. Ñèñòåìíîå
çíàíèå àâòîìàòè÷åñêè ñãåíåðèðîâàíî íà îñíîâå ãåíîìíûõ äàííûõ, ïîëó÷åííûõ íà áàçå òåõ-
íîëîãèè ìèêðî÷èïîâ. Ñèñòåìíîå çíàíèå èñïîëüçîâàíî äëÿ íàó÷íîãî ïîíèìàíèÿ è ðàöèî-
íàëüíîãî îáúÿñíåíèÿ çàêîíîìåðíûõ èçìåíåíèé àêòèâíîñòè ãåíîâ â çàâèñèìîñòè îò îáðàçöà
áèîìàòåðèàëà, âèäà è êîíöåíòðàöèè õèìèêàòà, âðåìåííîé ñåðèè ýêñïåðèìåíòîâ.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: òåõíîëîãèè ãåíåðàöèè çíàíèÿ, ñèñòåìíîå çíàíèå, ìèêðî÷èïû, ýêñïðåñ-
ñèÿ ãåíîâ.
ÂÂÅÄÅÍÈÅ
Ôèçèêà îòêðûòûõ ñèñòåì (ÔÎÑ) ïðåäëîæèëà ñâîé ïîäõîä ê èññëåäîâàíèþ îò-
êðûòûõ ïðèðîäíûõ, ãóìàíèòàðíûõ è àíòðîïîãåííûõ ñèñòåì ñ ïîçèöèé õîëèçìà
â èõ åñòåñòâåííûõ ìàñøòàáàõ è ðåàëüíîé ñëîæíîñòè [1, 2]. Èäåè è ìåòîäû ÔÎÑ
âîïëîùåíû â íîâûõ èíôîðìàöèîííûõ òåõíîëîãèÿõ ãåíåðàöèè ñèñòåìíîãî çíàíèÿ.
Òåõíîëîãèè ÔÎÑ ãåíåðèðóþò ñèñòåìíîå çíàíèå, èñõîäÿ èç ýìïèðè÷åñêèõ
äàííûõ, è îáåñïå÷èâàþò åãî ïðèìåíåíèå ñ öåëüþ:
— ðàöèîíàëüíîãî îáúÿñíåíèÿ ýôôåêòîâ âîçäåéñòâèÿ ðàçëè÷íûõ õèìè÷åñêèõ
ñòðåññîðîâ;
— íàó÷íîãî ïîíèìàíèÿ ýôôåêòîâ âîçäåéñòâèÿ òîêñè÷íûõ âåùåñòâ íà áèîëî-
ãè÷åñêèå ñèñòåìû;
— âûÿâëåíèÿ ãåíåòè÷åñêèõ ìàðêåðîâ íåãàòèâíîãî âîçäåéñòâèÿ ÿäîâ;
— èäåíòèôèêàöèè ïîòåíöèàëüíûõ îïàñíîñòåé;
— ïîâûøåíèÿ òî÷íîñòè è ýôôåêòèâíîñòè îöåíîê ðèñêà çäîðîâüþ ïðè õèìè-
÷åñêèõ âîçäåéñòâèÿõ.
 íàñòîÿùåé ñòàòüå äëÿ êîíêðåòíûõ çàäà÷ ãåíåòè÷åñêîé òîêñèêîëîãèè ìåòî-
äàìè ÔÎÑ ïîëó÷åíû íàó÷íûå ðåêîíñòðóêöèè ïðîôèëåé ýêñïðåññèè ãåíîâ, ðàñ-
êðûâàþùèå çàêîíîìåðíûå âçàèìîñâÿçè ìåæäó ýêñïðåññèåé ãåíîâ è êîíöåíòðàöè-
åé õèìèêàòà ñ ó÷åòîì ïàðàìåòðà âðåìåíè [3]. Ðåêîíñòðóêöèè ïðîôèëåé ýêñïðåñ-
ñèè ãåíîâ íåïîñðåäñòâåííî îòâå÷àþò íà ñëåäóþùèå âîïðîñû:
— êàêèå ãåíû çàêîíîìåðíûì îáðàçîì èçìåíÿþò ñâîþ àêòèâíîñòü ïðè âîç-
äåéñòâèè õèìèêàòà?
— êàêèå ãåíû è êàê (îäèíàêîâûì èëè ðàçëè÷íûì îáðàçîì) ðåàãèðóþò íà
âîçäåéñòâèå ðàçíûõ õèìè÷åñêèõ âåùåñòâ?
— êàêîé âèä èìååò ïðîôèëü ýêñïðåññèè êàæäîãî àêòèâíîãî ãåíà?
— êàêîâû ïàòòåðíû ýêñïðåññèè ãåíîâ ñ ó÷åòîì êîíöåíòðàöèè õèìèêàòà
è ìîìåíòîâ âðåìåííîé ñåðèè?
— ïðè êàêîé ìèíèìàëüíîé äîçå õèìèêàòà ãåí ðåàãèðóåò íà õèìè÷åñêîå âîç-
äåéñòâèå?
Ìíîæåñòâåííîñòü è ðàçíîîáðàçèå ýôôåêòîâ âîçäåéñòâèÿ òîêñè÷íûõ ñòðåññîðîâ ïðî-
ÿâëÿþò âûñîêóþ ãåòåðîãåííîñòü áèîñèñòåì, ñêðûòóþ â ãåíîìíûõ äàííûõ. Âûÿâëåííûå ñ
ïîìîùüþ ÔÎÑ çàêîíîìåðíîñòè äåòåðìèíèðîâàíû ðàñêðûòûìè è îáúÿñíåííûìè âíóò-
ðèñèñòåìíûìè ìåõàíèçìàìè, ôîðìèðóþùèìè ñîñòîÿíèÿ èçó÷àåìûõ ñèñòåì.
64 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2014, òîì 50, ¹ 2
1
Ñòàòüÿ ïîäãîòîâëåíà ïðè ïîääåðæêå ãðàíòà ISTC ¹ 3476p (2006–2011 ãã.) “Unified Method of
State Space Modeling of Biological Systems”.
© Â.Î. Àãååâ, Ò.Ë. Êà÷àíîâà, Ë. Êîïûëåâ, Ì. Ñïàñîâà, Á.Ô. Ôîìèí, Î.Á. Ôîìèí, ×åí Â. ×àî, 2014
1. ÑËÎÆÍÎÑÒÜ ÀÍÀËÈÇÀ ÃÅÍÎÌÍÛÕ ÄÀÍÍÛÕ
Îòâåò áèîñèñòåì íà õèìè÷åñêîå âîçäåéñòâèå ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê ðåçóëüòàò
ñîãëàñîâàíèÿ ìíîæåñòâåííûõ âíóòðèñèñòåìíûõ ïðîöåññîâ, âëèÿþùèõ íà èçìå-
íåíèå àêòèâíîñòè ãåíîâ. Ýòè ïðîöåññû ïî-ðàçíîìó ðåàëèçóþòñÿ â êàæäîì áèî-
îáúåêòå è çàäàþò õàðàêòåðíûå äëÿ íåãî óðîâíè àêòèâíîñòè ãåíîâ. Íà îäíó
è òó æå äîçó õèìèêàòà ðàçíûå áèîîáúåêòû ìîãóò ðåàãèðîâàòü ðàçíûìè óðîâ-
íÿìè àêòèâíîñòè îäíîãî è òîãî æå ãåíà. Àíàëèç ýôôåêòîâ âîçäåéñòâèé íà ãå-
íîìíîì óðîâíå ÿâëÿåòñÿ àêòóàëüíîé çàäà÷åé ñèñòåìíîé áèîëîãèè.
Äëÿ âûÿâëåíèÿ çàêîíîìåðíûõ ðåàêöèé áèîñèñòåì íà õèìè÷åñêèå âîçäåé-
ñòâèÿ ïðîâîäÿòñÿ öåëåíàïðàâëåííûå èññëåäîâàíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì òåõíîëîãèé
ìèêðî÷èïîâ. Ïàðàìåòðàìè ýêñïåðèìåíòîâ â òàêèõ èññëåäîâàíèÿõ ÿâëÿþòñÿ âèä
õèìèêàòà, êîíöåíòðàöèè õèìèêàòà, âðåìåííàÿ ñåðèÿ. Êàæäîå èññëåäîâàíèå äàåò
èçìåðåííûå çíà÷åíèÿ óðîâíåé ýêñïðåññèè äåñÿòêîâ òûñÿ÷ ãåíîâ. Äëÿ âîñïðîèç-
âîäèìîñòè ðåçóëüòàòîâ â òî÷êàõ ýêñïåðèìåíòîâ ïðîâîäÿòñÿ ïîâòîðíûå èñïûòà-
íèÿ. Àíàëèç ñòîëü áîëüøèõ îáúåìîâ äàííûõ ñ ñèñòåìíûõ ïîçèöèé ÿâëÿåòñÿ àêòó-
àëüíîé ïðîáëåìîé áèîèíôîðìàòèêè.
 ñòàòüå ðàññìîòðåí ïðîöåññ ãåíåðàöèè è ïðèìåíåíèÿ ñèñòåìíîãî çíàíèÿ â äâóõ
çàäà÷àõ àíàëèçà ýìïèðè÷åñêèõ äàííûõ, ïîëó÷åííûõ íà îñíîâå ãåíîìíûõ òåõíîëîãèé.
Çàäà÷à 1. Îïðåäåëåíèå èçìåíåíèÿ àêòèâíîñòè ãåíîâ â êëåòêàõ òîëñòîé êèøêè
ëþäåé, áîëüíûõ ðàêîì, ïîñëå ýêñïîçèöèè îêñèäàíòàìè (H O2 2 èëè ìåíàäèîí).
Ýêñïðåññèÿ ãåíîâ èññëåäîâàëàñü âî âðåìåííîé ñåðèè (0.08, 0.25, 0.5, 1, 2, 4,
8, 16, 24 ÷àñà). Ïîëó÷åíû 72 ãèáðèäèçàöèè äëÿ äâóõ îêñèäàíòîâ, äâóõ áèîëîãè-
÷åñêèõ ðåïëèê, äâóõöâåòíîé ñîâìåñòíîé ãèáðèäèçàöèè, äåâÿòè âðåìåííûõ òî÷åê
(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE15327).
Çàäà÷à 2. Èññëåäîâàíèå ýêñïðåññèè ãåíîâ â ýïèòåëèàëüíûõ êëåòêàõ òðàõåî-
áðîíõèàëüíûõ òêàíåé çäîðîâûõ ëþäåé äî è ïîñëå âîçäåéñòâèÿ îêñèäàíòà HOCl.
Èñïîëüçîâàíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå îá ýêñïðåññèè ãåíîâ
(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE11630). Ïàðàìåòðû ýêñïå-
ðèìåíòà — êîíöåíòðàöèÿ õèìèêàòà (0, 0.4, 1, 4 mM), âðåìÿ ýêñïîçèöèè õèìèêàòà
(2 ÷àñà; 6 ÷àñîâ). Îáúåì èññëåäîâàíèÿ — 24 ýêñïåðèìåíòà äëÿ äâóõ âðåìåííûõ
òî÷åê, ÷åòûðåõ äîç õèìèêàòà, òðåõ ðåïëèê.
2. ÃÅÍÅÐÀÖÈß ÑÈÑÒÅÌÍÎÃÎ ÇÍÀÍÈß
Òåõíîëîãèè ÔÎÑ ãåíåðèðóþò ñèñòåìíîå çíàíèå, èñïîëüçóÿ äëÿ ýòîãî òîëüêî
ýìïèðè÷åñêîå îïèñàíèå áèîñèñòåìû â åå ñîñòîÿíèÿõ ÷åðåç ïîêàçàòåëè ñîñòîÿ-
íèÿ, ïàðàìåòðû ýêñïåðèìåíòà è ïåðåìåííûå, õàðàêòåðèçóþùèå âíåøíåå îêðó-
æåíèå ñèñòåìû. Íàáëþäàåìàÿ èçìåí÷èâîñòü ïîêàçàòåëåé ñîñòîÿíèÿ áèîñèñòå-
ìû äåòåðìèíèðîâàíà ìàñøòàáíûìè âíóòðèñèñòåìíûìè êîððåëÿöèÿìè. Òåõíî-
ëîãèè ÔÎÑ ïðåäñòàâëÿþò ñèñòåìó êàê îäíî öåëîå âî âíåøíåì ôîðìàòå
àòðèáóòèðîâàííîé ñòðóêòóðû áèíàðíûõ îòíîøåíèé ìåæäó âñåìè ïîêàçàòåëÿìè
ýìïèðè÷åñêîãî îïèñàíèÿ áèîëîãè÷åñêîé ñèñòåìû.
Îíòîëîãèÿ ñèñòåìû ðàñêðûâàåòñÿ ïîñðåäñòâîì âûÿâëåíèÿ õàðàêòåðèñòè÷åñ-
êèõ ñèììåòðèé ñòðóêòóðû áèíàðíûõ îòíîøåíèé (ñèììåòðèé ñèíãëåòîâ, äóáëåòîâ,
òðèïëåòîâ, ëîêàëüíîñòåé) è ïîðîæäåíèÿ ïîëíûõ ìíîæåñòâ êîíñòðóêòèâíûõ ìîäå-
ëåé ñèñòåìíîãî çíàíèÿ — ñèñòåìíûõ ìîäåëåé, ìîäåëåé âçàèìîäåéñòâèÿ, ìîäåëåé
ýòàëîííûõ ñîñòîÿíèé [4–6]. Ïîíèìàíèå è îáúÿñíåíèå âñåõ íàáëþäàåìûõ ñîñòîÿ-
íèé ñèñòåìû, âíóòðèñèñòåìíûõ ìåõàíèçìîâ, ýâîëþöèè ñîñòîÿíèé, ýìåðäæåíòíûõ
ñâîéñòâ ñèñòåìû äîñòèãàåòñÿ ÷åðåç ðåêîíñòðóêöèè âñåõ àêòóàëüíûõ ñîñòîÿíèé
áèîñèñòåìû íà îñíîâå ÿçûêà ñèñòåì è êâàëèòîëîãèè ñèñòåìíîãî çíàíèÿ [7, 8].
Çàäà÷à îá ýêñïðåññèè ãåíîâ ïðè õèìè÷åñêîì âîçäåéñòâèè íà áèîîáúåêòû ðå-
øàåòñÿ íà îñíîâå òåõíîëîãèé ÔÎÑ â ðåçóëüòàòå ïîñëåäîâàòåëüíîãî âûïîëíåíèÿ
ïÿòè ýòàïîâ âûñîêîàâòîìàòèçèðîâàííîãî òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà. Êàæäûé
ýòàï ðåàëèçóåòñÿ îïðåäåëåííîé òåõíîëîãèåé ÔÎÑ (ðèñ. 1).
Ýìïèðè÷åñêèå êîíòåêñòû ÿâëÿþòñÿ èñõîäíûìè ïðåäñòàâëåíèÿìè ñèñòåì. Òåõíî-
ëîãèÿ ôîðìèðîâàíèÿ êîíòåêñòîâ ïðåäñòàâëÿåò êàæäóþ èññëåäóåìóþ áèîñèñòåìó
ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2014, òîì 50, ¹ 2 65
â âèäå íîðìàòèâíî óñòðîåííîé
áàçû äàííûõ.  çàäà÷å î ïðîôèëå
ýêñïðåññèè ãåíîâ äëÿ îáîñîáëå-
íèÿ ñèñòåì èñïîëüçîâàíû ïðåä-
ñòàâëåíèÿ ãåííîé îíòîëîãèè. Ñî-
âîêóïíîñòü ãåíîâ ñòðóêòóðèðîâà-
íà â òðåõ ïðåäñòàâëåíèÿõ
(http://www.genetools.no), îòî-
áðàæàþùèõ ñîîòâåòñòâåííî áè-
îëîãè÷åñêèå ïðîöåññû, ìîëåêó-
ëÿðíûå ôóíêöèè, êëåòî÷íûå
êîìïîíåíòû. Â êàæäîì ïðåä-
ñòàâëåíèè îíòîëîãèÿ èìååò èå-
ðàðõè÷åñêóþ ñòðóêòóðó. Óðîâ-
íÿì ñòðóêòóðû îòâå÷àþò GO-êà-
òåãîðèè. Êàæäàÿ GO-êàòåãîðèÿ âêëþ÷àåò îïðåäåëåííûé íàáîð ãåíîâ.  íàñòîÿùåé
ñòàòüå ðåøåíèå çàäà÷è 1 ïîêàçàíî äëÿ òðåõ GO-êàòåãîðèé: GO:0031324 — negative
regulation of cellular metabolic process (áèîëîãè÷åñêèå ïðîöåññû); GO:0016879 —
ligase activity, forming carbon-nitrogen bonds (ìîëåêóëÿðíûå ôóíêöèè); GO:0016023 —
cytoplasmic membrane-bounded vesicle (êëåòî÷íûå êîìïîíåíòû). Ðåøåíèå çàäà÷è 2
èëëþñòðèðóþò ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå äëÿ GO-êàòåãîðèé: GO:0006979 — response to
oxidative stress (áèîëîãè÷åñêèå ïðîöåññû); GO:0050662 — coenzyme binding (ìîëåêó-
ëÿðíûå ôóíêöèè); GO:0005813 — centrosome (êëåòî÷íûå êîìïîíåíòû).
Ýôôåêòû, ïîëó÷åííûå â ðåçóëüòàòå õèìè÷åñêèõ âîçäåéñòâèé, îöåíèâàþòñÿ
êàê ñèñòåìíûå îòâåòû áèîîáúåêòîâ. Àêòèâíîñòè ãåíîâ ðàñêðûâàþòñÿ ÷åðåç âíóò-
ðåííèå ñèñòåìîîáðàçóþùèå ìåõàíèçìû. Çàêîíîìåðíîñòè èçìåíåíèÿ àêòèâíîñòè
êàæäîãî ãåíà ïîëó÷àþò íàó÷íîå îáîñíîâàíèå â ôîðìàëüíûõ ìîäåëÿõ ñîñòîÿíèé
áèîñèñòåì, ïðåäñòàâëåííûõ GO-êàòåãîðèÿìè.
Òåõíîëîãèÿ ñèñòåìíûõ ðåêîíñòðóêöèé àâòîìàòè÷åñêè èçâëåêàåò ñèñòåìíîå
çíàíèå èç ýìïèðè÷åñêèõ êîíòåêñòîâ. Îáúåêòàìè ñèñòåìíîãî çíàíèÿ ÿâëÿþòñÿ:
— ïîêàçàòåëè (õàðàêòåðèçóþòñÿ ñèñòåìíûìè ðîëÿìè, ñìûñëîâîé àêòèâ-
íîñòüþ, ó÷àñòèåì âî ìíîæåñòâå áèíàðíûõ ñâÿçåé è ñòðóêòóð îòíîøåíèé);
— ñèñòåìíûå ìîäåëè (õàðàêòåðèçóþòñÿ íîñèòåëÿìè íåîäíîðîäíîñòè (ñèí-
ãëåòàìè), ñòðóêòóðîé è ìîðôîëîãèåé);
— ìîäåëè ýòàëîííûõ ñîñòîÿíèé ñèñòåìû (õàðàêòåðèçóþòñÿ ñòðóêòóðîé è ìîðôî-
ëîãèåé, ìåðàìè ñîãëàñîâàíèÿ ñòðóêòóð îòíîøåíèé, ìåðàìè èçìåí÷èâîñòè ïîêàçàòåëåé).
Ñîâîêóïíîñòü îáúåêòîâ ñèñòåìíîãî çíàíèÿ îáðàçóåò áàçó çíàíèÿ î âçàèìíîé
îáóñëîâëåííîñòè ãåíîâ è ñèñòåìíûõ ýôôåêòàõ õèìè÷åñêîãî âîçäåéñòâèÿ (òàáë. 1).
Ïðèñóùàÿ êàæäîé GO-êàòåãîðèè ñëîæíîñòü ðàñêðûâàåòñÿ ÷åðåç ðåêîíñòðóêòèâ-
íîå ñåìåéñòâî åå ñèñòåìíûõ ìîäåëåé. Ýòîò ôàêò ïîäòâåðæäàþò äîñòàòî÷íî âûñîêèå
îöåíêè êà÷åñòâà ðåäóêöèè ñëîæíîñòè, ñâîéñòâåííîé èññëåäóåìûì áèîñèñòåìàì (õà-
ðàêòåðèçóåòñÿ êîëè÷åñòâåííîé ìåðîé ïðåîäîëåíèÿ ãåòåðîãåííîñòè ãåíîìíûõ äàííûõ).
Òåõíîëîãèÿ ñèñòåìíîé ýêñïåðòèçû îöåíèâàåò êà÷åñòâî ïîëó÷åííîãî çíàíèÿ.
Äëÿ âñåõ ñèñòåìíûõ ìîäåëåé óñòàíîâëåíû îáúåêòèâíûå êîìïëåêñíûå èíäèêàòî-
ðû êà÷åñòâà (îôîðìëåííîñòü, îäíîðîäíîñòü). Äîëÿ ìîäåëåé âûñîêîãî êà÷åñòâà
èñïîëüçóåòñÿ êàê îáîáùåííàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïîëíîòû è çàêîí÷åííîñòè ïîëó-
÷åííîãî ñèñòåìíîãî çíàíèÿ. Ñèñòåìíûå ìîäåëè ïîðîæäàþò ìîäåëè ýòàëîííûõ
ñîñòîÿíèé, îïðåäåëÿþùèå ñîñòîÿíèÿ â êà÷åñòâåííî-ñìûñëîâîì ìèðå ñèñòåìû.
Ýòè ìîäåëè îòîáðàæåíû íà àêòóàëüíûå ñîñòîÿíèÿ áèîîáúåêòîâ â ïðèçíàêîâîì
ïðîñòðàíñòâå ñèñòåìû. Êà÷åñòâî îòîáðàæåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ êà÷åñòâîì âû÷èñëÿå-
ìîé ôóíêöèè îòîáðàæåíèÿ (êà÷åñòâî ýòàëîíà) è êà÷åñòâîì âåðèôèêàöèè ìîäåëè
ýòàëîííîãî ñîñòîÿíèÿ. Ðåçóëüòàòîì îòîáðàæåíèÿ ÿâëÿþòñÿ ìîäåëè ôîðì âîïëî-
ùåíèÿ ýòàëîííûõ ñîñòîÿíèé ñèñòåìû, õàðàêòåðèçóþùèå êà÷åñòâî ïîëó÷åííîãî
çíàíèÿ î ñîñòîÿíèÿõ ñ ïîçèöèé åãî ïðèìåíèìîñòè äëÿ âûÿâëåíèÿ, ïîíèìàíèÿ
è îáúÿñíåíèÿ çàêîíîìåðíîñòåé ôîðìèðîâàíèÿ ñèñòåìíîãî îòâåòà íà õèìè÷åñêîå
âîçäåéñòâèå. Ðåçóëüòàòû ñèñòåìíîé ýêñïåðòèçû ïðèâåäåíû â òàáë. 2.
66 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2014, òîì 50, ¹ 2
Ãåíîìíûå
äàííûå
Ôîðìèðîâàíèå
êîíòåêñòà
Îôîðìëåíèå
çàêîíîìåðíîñòåé
Ïðîôèëè ãåííîé
ýêñïðåññèè
Ýìïèðè÷åñêèå
êîíòåêñòû
Ïîñòðîåíèå
ñèñòåìíûõ
ðåêîíñòðóêöèé
Ñèñòåìíûé
äèçàéí
Ýêñïåðòèçà
ñèñòåìíîãî
çíàíèÿ
Ìîäåëè
ñîñòîÿíèé
Êà÷åñòâî
ñèñòåìíîãî
çíàíèÿ
Ñåìåéñòâî
ìîäåëåé
êà÷åñòâ ñèñòåìû
Ðèñ. 1. Ñõåìà ãåíåðàöèè çíàíèÿ
Îáúåêòû íàáëþäåíèÿ â èõ àêòóàëüíûõ ñîñòîÿíèÿõ çàäàíû íàáîðàìè çíà÷å-
íèé ïîêàçàòåëåé. Êàæäûé îáúåêò ïðåäñòàâëåí åãî ñîñòîÿíèåì â ïðèçíàêîâîì
ïðîñòðàíñòâå ñèñòåìû. Íàó÷íûå ñèñòåìíûå ðåêîíñòðóêöèè àêòóàëüíûõ ñîñòîÿ-
íèé áèîîáúåêòîâ ñîçäàíû íà îñíîâå ìîäåëåé ôîðì âîïëîùåíèÿ ýòàëîííûõ ñîñòî-
ÿíèé. Ëþáàÿ îòäåëüíî âçÿòàÿ ðåêîíñòðóêöèÿ ñëóæèò íàó÷íûì îïðåäåëåíèåì ñî-
ñòîÿíèÿ îäíîãî êîíêðåòíîãî áèîîáúåêòà è ÿâëÿåòñÿ ôîðìàëüíîé êîëè÷åñòâåí-
íî-ñìûñëîâîé ìîäåëüþ åãî ñîñòîÿíèÿ. Âñå âîïðîñû àâòîìàòè÷åñêîé ãåíåðàöèè
ðåêîíñòðóêöèé ñîñòîÿíèé ðåøàåò òåõíîëîãèÿ ñèñòåìíîãî äèçàéíà (òàáë. 3).
Ìîäåëè ðåêîíñòðóêöèé àêòóàëüíûõ ñîñòîÿíèé ðàñêðûëè ïðèñóùóþ ñèñòåìå
ñëîæíîñòü (êîëè÷åñòâî âîïëîùåííûõ ýòàëîíîâ, ñðåäíåå êîëè÷åñòâî ýòàëîíîâ íà
ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2014, òîì 50, ¹ 2 67
Ò à á ë è ö à 1. Îñíîâíûå ðåçóëüòàòû òåõíîëîãèè ñèñòåìíûõ ðåêîíñòðóêöèé
GO-êàòåãîðèÿ
Êîëè÷åñòâî
Îöåíêà êà÷åñòâà
ðåäóêöèè ñëîæíîñòè
ïîêàçàòåëåé
áèíàðíûõ
ñâÿçåé
ñèíãëåòîâ
ñèñòåìíûõ
ìîäåëåé
Çàäà÷à 1
GO:0031324 191 12029 3085 139 0.82
GO:0016879 100 3232 1728 80 0.97
GO:0016023 161 8573 3588 136 0.93
Çàäà÷à 2
GO:0006979 102 2409 1042 97 0.90
GO:0050662 165 6419 2211 157 0.79
GO:0005813 189 7701 2965 180 0.81
Ò à á ë è ö à 2. Îñíîâíûå ðåçóëüòàòû òåõíîëîãèè ñèñòåìíîé ýêñïåðòèçû
GO-êàòåãîðèÿ
Îöåíêè êà÷åñòâà
Äîëÿ ìîäåëåé
âûñîêîãî
êà÷åñòâàÎôîðìëåííîñòü Îäíîðîäíîñòü Ýòàëîí
Âåðèôèêàöèÿ
ýòàëîííûõ
ñîñòîÿíèé
Çàäà÷à 1
GO:0031324 0.86 0.92 0.72 0.98 0.74
GO:0016879 0.88 0.93 0.78 0.97 0.80
GO:0016023 0.89 0.94 0.76 0.96 0.91
Çàäà÷à 2
GO:0006979 0.76 0.98 0.66 0.92 1.00
GO:0050662 0.81 0.9 0.67 0.91 0.60
GO:0005813 0.55 0.75 0.64 0.92 0.97
Ò à á ë è ö à 3. Îñíîâíûå ðåçóëüòàòû òåõíîëîãèè ñèñòåìíîãî äèçàéíà
GO-êàòåãîðèÿ
Êîëè÷åñòâî
âîïëîùåííûõ
ýòàëîíîâ
Êîëè÷åñòâî
ìîäåëåé
ñîñòîÿíèÿ
Ñðåäíåå ÷èñëî
ýòàëîíîâ íà
îáúåêò
Äîëÿ
îáúÿñíåííûõ
ïîêàçàòåëåé
Äîëÿ
ïîêàçàòåëåé
ñ óðîâíåì
çíà÷åíèé
Çàäà÷à 1
GO:0031324 3948 72 55 0.999 0.999
GO:0016879 1977 72 27 0.99 0.998
GO:0016023 3661 72 51 0.999 0.999
Çàäà÷à 2
GO:0006979 768 24 32 0.99 0.999
GO:0050662 1282 24 53 0.999 1
GO:0005813 1279 24 53 0.9996 0.9998
îáúåêò), îáúÿñíèëè èçìåí÷èâîñòü ïðàêòè÷åñêè âñåõ ïîêàçàòåëåé, ïðîìîäåëèðîâà-
ëè íàáëþäàåìûå çíà÷åíèÿ ïîêàçàòåëåé óðîâíÿìè èõ çíà÷åíèé. Ïîëó÷åííîå ñèñ-
òåìíîå çíàíèå î ñîñòîÿíèÿõ áèîîáúåêòîâ ñëóæèò äîñòàòî÷íûì íàó÷íûì îñíîâà-
íèåì äëÿ âûÿâëåíèÿ è îôîðìëåíèÿ çàêîíîìåðíîñòåé, îáúÿñíÿþùèõ ýôôåêò õè-
ìè÷åñêîãî âîçäåéñòâèÿ.
Çàäà÷è àíàëèçà äèôôåðåíöèàëüíîé ýêñïðåññèè ãåíîâ ðåøàþòñÿ êàê çàäà÷è
îáíàðóæåíèÿ çàêîíîìåðíîñòåé âèäà «õèìè÷åñêîå âîçäåéñòâèå — èçìåíåíèå àê-
òèâíîñòè ãåíîâ». Ïðè ðåøåíèè çàäà÷è èñïîëüçîâàíî ñèñòåìíîå çíàíèå î ðåêîí-
ñòðóêöèÿõ ñîñòîÿíèé âñåõ áèîîáúåêòîâ, îáúÿñíÿþùèõ èçìåí÷èâîñòü ïîêàçàòåëåé
èõ ñîñòîÿíèé. Äëÿ àíàëèçà äèôôåðåíöèàëüíîé ýêñïðåññèè ãåíîâ âìåñòî íàáëþ-
äàåìîãî çíà÷åíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðèìåíÿåòñÿ êëþ÷åâîé àòðèáóò ïîêàçàòåëÿ â ðåêîí-
ñòðóêöèÿõ ñîñòîÿíèé — óðîâåíü çíà÷åíèÿ. Ýòîò àòðèáóò îïðåäåëåí íà ïîðÿäêî-
âîé 17-ïóíêòíîé øêàëå ïðåîáëàäàíèÿ óðîâíåé, îõâàòûâàþùåé âåñü äèàïàçîí âà-
ðèàöèè çíà÷åíèé ïîêàçàòåëÿ, õàðàêòåðèçóþùåé äåòàëüíóþ ñòðóêòóðó ýòîãî
äèàïàçîíà â ïîíÿòèÿõ áîëüøèõ, ñåðåäèííûõ è ìàëûõ çíà÷åíèé (ðèñ. 2).
Òåõíîëîãèÿ îôîðìëåíèÿ çàêîíîìåðíîñòåé àâòîìàòè÷åñêè ïîëó÷àåò ðåøåíèÿ
êîíêðåòíî-ïðåäìåòíûõ çàäà÷ (çàäà÷à 1 è çàäà÷à 2) íà îñíîâå ñèñòåìíîãî çíàíèÿ.
 ðàìêàõ ýòîé òåõíîëîãèè çàäà÷è ðåøàþòñÿ ïî åäèíîé ñõåìå: âîññòàíîâëåíèå
ïðîïóñêîâ, àãðåãèðîâàíèå óðîâíåé çíà÷åíèé, îïðåäåëåíèå àêòèâíûõ ãåíîâ, ïî-
ñòðîåíèå è òèïèçàöèÿ ïðîôèëåé ýêñïðåññèè ãåíîâ.
Øêàëà ïðåîáëàäàíèÿ óðîâíåé ìîäåëèðóåò çíà÷åíèå ïîêàçàòåëåé óðîâíÿìè
çíà÷åíèÿ íà áàçå êîëè÷åñòâåííî-ñìûñëîâûõ ìîäåëåé ðåêîíñòðóêöèé ñîñòîÿíèé.
Çíà÷åíèå êàæäîé âåëè÷èíû â ðåêîíñòðóêöèÿõ ñîñòîÿíèé ñèñòåìû äåòåðìèíèðîâà-
íî âñåé ñîâîêóïíîñòüþ ñèñòåìîîáðàçóþùèõ ìåõàíèçìîâ, ôîðìèðóþùèõ ýòè ñî-
ñòîÿíèÿ. Ýòî ñâîéñòâî ðåêîíñòðóêöèé èñïîëüçóåòñÿ äëÿ âîññòàíîâëåíèÿ ïðîïóñêîâ
äàííûõ ïîñðåäñòâîì ïðèìåíåíèÿ ñïåöèàëüíîé øêàëû âîññòàíîâëåíèÿ çíà÷åíèé.
Àêòèâíûå ãåíû îïðåäåëÿþòñÿ ïóòåì ïðèìåíåíèÿ ñòàòèñòè÷åñêèõ êðèòåðèåâ
ðàçëè÷èÿ (êðèòåðèé �
2 , òî÷íûé êðèòåðèé Ôèøåðà, êðèòåðèé Ìàííà–Óèòíè, êðè-
òåðèé Óèëêîêñîíà, êðèòåðèé Êðàñêåëà è äð.) íå ê çíà÷åíèÿì, à ê óðîâíÿì çíà÷å-
íèé âåëè÷èí.
Ïðè íàëè÷èè ìíîãîêðàòíî ïîâòîðÿåìûõ ýêñïåðèìåíòîâ àãðåãèðîâàííûå óðîâ-
íè çíà÷åíèé àêòèâíîñòè ãåíîâ îïðåäåëÿþòñÿ äëÿ îäíîðîäíûõ äàííûõ ïî øêàëå àã-
ðåãèðîâàííûõ óðîâíåé, à äëÿ íåîäíîðîäíûõ äàííûõ — ïî øêàëå âîññòàíîâëåííûõ
óðîâíåé. Äåòåðìèíèðîâàííîñòü óðîâíåé çíà÷åíèé ïîêàçàòåëåé ñèñòåìíûìè ìåõà-
íèçìàìè ïîçâîëÿåò îöåíèòü ñòåïåíü îäíîðîäíîñòè äàííûõ â êàæäîé òî÷êå ýêñïå-
ðèìåíòà è âûïîëíèòü àãðåãèðîâàíèå ñ îöåíèâàåìîé äîñòîâåðíîñòüþ.
68 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2014, òîì 50, ¹ 2
1
3
5
7
9
11
13
15
17
293
343
393
443
493
36 48 56 33 45 53 34 46 54 35 47 55
Êîä áèîîáúåêòà
1
2
Ç
í
à÷
åí
è
å
àê
òè
â
í
î
ñò
è
Ó
ð
î
â
åí
ü
çí
à÷
åí
è
ÿ
Ðèñ. 2. Ãðàôèêè çíà÷åíèé àêòèâíîñòè (1) è óðîâíåé çíà÷åíèé (2) äëÿ çîíäà 1371123_at;
W — êîýôôèöèåíò êîíêîðäàöèè (W � 0 96. )
Ïðîôèëè ýêñïðåññèè ãåíîâ ïî ïàðàìåòðàì ýêñïåðèìåíòà ñòðîÿòñÿ äëÿ àãðå-
ãèðîâàííûõ óðîâíåé çíà÷åíèé. Îñîáåííîñòè ïîâåäåíèÿ ãåíîâ âûÿâëÿþòñÿ ïðè
òèïèçàöèè ïðîôèëåé.
3. ÄÈÔÔÅÐÅÍÖÈÀËÜÍÀß ÝÊÑÏÐÅÑÑÈß ÃÅÍÎÂ ÏÐÈ ÂÎÇÄÅÉÑÒÂÈÈ ÎÊÑÈÄÀÍÒÎÂ
Îñíîâíûì âîïðîñîì çàäà÷è 1 ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëåíèå íàáîðà ãåíîâ, àêòèâíîñòü
êîòîðûõ îáóñëîâëåíà âîçäåéñòâèåì îêñèäàíòîâ (H O2 2 , ìåíàäèîí). Äëÿ äåìîí-
ñòðàöèè ýôôåêòèâíîñòè ðåøåíèÿ ýòîé çàäà÷è íà îñíîâå ñèñòåìíîãî çíàíèÿ èñ-
ïîëüçîâàíû äàííûå, ðåçóëüòàòû àíàëèçà êîòîðûõ îïóáëèêîâàíû â [9].
Ñèñòåìû äàííûõ, èñïîëüçîâàííûå äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷è 1, èìåþò ïðîïóñêè
çíà÷åíèé íàáëþäàåìûõ ïîêàçàòåëåé. Ìåòîäàìè ÔÎÑ ïîñòðîåíû ðåêîíñòðóêöèè
ñîñòîÿíèÿ âñåõ áèîîáúåêòîâ. Îòíîñèòåëüíî ïîêàçàòåëåé îïðåäåëåíû óðîâíè çíà-
÷åíèé. Äëÿ ïîäàâëÿþùåãî áîëüøèíñòâà ïðîïóùåííûõ çíà÷åíèé ãåíîâ óðîâíè
çíà÷åíèé âîññòàíîâëåíû (97–99%) (òàáë. 4).
Íàáîð àêòèâíûõ ãåíîâ óñòàíîâëåí ïî ñëåäóþùèì ïðàâèëàì. Äëÿ êàæäîãî ãåíà
ñòàòèñòè÷åñêèì ìåòîäîì îïðåäåëåíà äèôôåðåíöèàëüíàÿ ýêñïðåññèÿ ïðè âîçäåé-
ñòâèè õèìèêàòîâ õîòÿ áû â êàêîé-òî îäèí ìîìåíò âðåìåíè (ïðè íåâûïîëíåíèè
ýòîãî óñëîâèÿ ãåí ñ÷èòàåòñÿ íåàêòèâíûì). Äëÿ ýòèõ ìîìåíòîâ âðåìåíè íà øêàëå
àãðåãèðîâàííûõ óðîâíåé óñòàíîâëåíû óðîâíè çíà÷åíèé àêòèâíîñòè ãåíà îòäåëüíî
äëÿ êàæäîãî õèìèêàòà. Àãðåãèðîâàííûå óðîâíè äîëæíû ïðèíàäëåæàòü êðàéíèì
îáëàñòÿì øêàëû (íèçêèå èëè âûñîêèå óðîâíè), ïðè ýòîì õîòÿ áû îäíà èç ýòèõ îá-
ëàñòåé íå äîëæíà áûòü îáëàñòüþ çíà÷åíèé êîíòðîëüíîé ãðóïïû. Ïðè âûïîëíåíèè
ýòèõ óñëîâèé ãåí ñ÷èòàåòñÿ àêòèâíûì, èíà÷å — ñëàáîàêòèâíûì. Ðàñïðåäåëåíèå
÷èñëà ãåíîâ GO-êàòåãîðèè ïî âèäó àêòèâíîñòè îòðàæåíî â òàáë. 5.
 ñðàâíåíèè ñ ðåçóëüòàòàìè, ïðèâåäåííûìè â [9], ÔÎÑ âûÿâëÿåò áîëüøåå
÷èñëî àêòèâíûõ ãåíîâ è ââîäèò íîâóþ ãðàäàöèþ — ñëàáîàêòèâíûå ãåíû. ×èñëî
ñëàáîàêòèâíûõ ãåíîâ â êàæäîé GO-êàòåãîðèè ïðåâîñõîäèò ÷èñëî àêòèâíûõ ãåíîâ.
Ñîâïàäåíèå è ðàçëè÷èå íàáîðîâ àêòèâíûõ ãåíîâ, ïîëó÷åííûõ íà îñíîâå
ÔÎÑ è îïóáëèêîâàííûõ â [9], ìîãóò áûòü êîíêðåòèçèðîâàíû íà ïðèìåðå
GO:0016879: íà áàçå ÔÎÑ âûÿâëåí 41 àêòèâíûé ãåí, òîãäà êàê íà îñíîâå [9] —
ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2014, òîì 50, ¹ 2 69
Ò à á ë è ö à 4. Îöåíêà êà÷åñòâà äàííûõ íà ýòàïå îôîðìëåíèÿ çàêîíîìåðíîñòåé
GO-êàòåãîðèÿ
Âîññòàíîâëåíî
ïðîïóñêîâ çíà÷åíèé, %
Äîëÿ ãåíîâ
áåç óðîâíÿ
Äîëÿ ãåíîâ ñ óðîâíåì çíà÷åíèé
íà øêàëå
àãðåãèðîâàííûõ
óðîâíåé
âîññòàíîâëåííûõ
óðîâíåé
GO:0031324 99 0.07 0.81 0.12
GO:0016879 97 0.09 0.79 0.12
GO:0016023 99 0.07 0.79 0.13
Ò à á ë è ö à 5. Ðàñïðåäåëåíèå ÷èñëà ãåíîâ GO-êàòåãîðèè ïî âèäó àêòèâíîñòè
Âèä àêòèâíîñòè
×èñëî ãåíîâ äëÿ êàòåãîðèè
GO:0031324 GO:0016879 GO:0016023
ïî ÔÎÑ ïî [9] ïî ÔÎÑ ïî [9] ïî ÔÎÑ ïî [9]
Àêòèâíîñòü íà Í O2 2 28 29 22 12 13 16
Àêòèâíîñòü íà ìåíàäèîí 30 19 12 5 28 17
Àêòèâíîñòü íà Í O2 2 & ìåíàäèîí 28 8 7 6 23 12
Ñëàáàÿ àêòèâíîñòü 97 — 49 — 90 —
Îòñóòñòâèå àêòèâíîñòè 6 133 8 75 5 114
23 àêòèâíûõ ãåíà. Îáà íàáîðà ñîäåðæàò 15 ãåíîâ ñ îäèíàêîâûì âèäîì àêòèâíîñ-
òè; ÔÎÑ íå ïîäòâåðäèëà àêòèâíîñòè òðåõ ãåíîâ, ïðèâåäåííûõ â [9]; äëÿ ïÿòè ãå-
íîâ ïîëó÷åí äðóãîé ðåçóëüòàò.
Àêòèâíîñòü ãåíîâ â [9] óñòàíîâëåíà äëÿ êàæäîãî ãåíà â îòäåëüíîñòè ïî çà-
äàííîìó ïîðîãó ðàçëè÷èÿ îòíîñèòåëüíî êîíòðîëüíîé ãðóïïû õîòÿ áû â îäíîé
òî÷êå âðåìåííîé ñåðèè. Àêòèâíîñòü ãåíîâ óñòàíîâëåíà íà îñíîâå ÔÎÑ ñ ñèñòåì-
íûõ ïîçèöèé:
— àêòèâíîñòü ãåíîâ â áèîñèñòåìå îïðåäåëåíà ñîãëàñíî ïðèíöèïó õîëèçìà è
ÿâëÿåòñÿ ýìåðäæåíòíûì ñâîéñòâîì;
— âíóòðèñèñòåìíûå ìåõàíèçìû äåòåðìèíàöèè óðîâíÿ êàæäîãî ãåíà ðàñêðû-
òû, ïîíÿòû è èìåþò ðàöèîíàëüíûå îáúÿñíåíèÿ;
— óðîâåíü êàæäîãî ãåíà äëÿ êàæäîãî áèîîáúåêòà îòíåñåí ê îáëàñòè èçìåí-
÷èâîñòè, íàäåëåííîé ñèñòåìíûìè ñâîéñòâàìè, ïðåäñòàâëåííûìè øêàëîé
ïðåîáëàäàíèÿ óðîâíåé;
— àãðåãèðîâàíèå óðîâíåé àêòèâíîñòè ãåíîâ âûïîëíåíî íà îñíîâå ñèñòåì-
íûõ ñâîéñòâ óðîâíåé, ïîçâîëèâøèõ óñòàíîâèòü õàðàêòåð (îäèíàêîâûé èëè ðàç-
ëè÷íûé) èçìåíåíèÿ àêòèâíîñòè ãåíîâ ó ðàçíûõ áèîîáúåêòîâ.
Äèôôåðåíöèàëüíàÿ ýêñïðåññèÿ ãåíîâ èçìåíÿåòñÿ âî âðåìåíè è çàâèñèò îò
âèäà õèìè÷åñêîãî âåùåñòâà (ðèñ. 3).
Òåõíîëîãèÿ îôîðìëåíèÿ çàêîíîìåðíîñòåé ñòðîèò ïðîôèëè ýêñïðåññèè ãåíîâ
â îïîðå íà àãðåãèðîâàííûå óðîâíè èõ çíà÷åíèé, çàäàííûå ïî ñïåöèàëüíîé øêàëå.
Ýòà øêàëà èìååò ïÿòü ïóíêòîâ: L (íèçêèé óðîâåíü); L–M (ïðîìåæóòî÷íûé óðî-
âåíü ìåæäó L è M ); M (ñðåäíèé óðîâåíü); H–M (ïðîìåæóòî÷íûé óðîâåíü ìåæäó
H è M ); H (âûñîêèé óðîâåíü). Àíàëèç ïðîôèëåé ïîêàçàë ñóùåñòâåííóþ ñâÿçü
ïðîôèëÿ ñ ðåàêöèåé ãåíîâ íà âîçäåéñòâèå õèìèêàòà â ïåðâûé ìîìåíò âðåìåíè
(ðèñ. 4). Õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ ïðîôèëåé ÿâëÿåòñÿ ñíèæåíèå óðîâíÿ àêòèâ-
íîñòè ê ìîìåíòó t � 05. , ïîâûøåíèå óðîâíÿ àêòèâíîñòè â ìîìåíò t � 4 (äëÿ âûñî-
êîãî óðîâíÿ), t � 2 (äëÿ íèçêîãî óðîâíÿ), âîçâðàò ïðè t � 24 áîëüøèíñòâà ãåíîâ íà
èñõîäíûé óðîâåíü àêòèâíîñòè, ïîòåðÿ àêòèâíîñòè äëÿ îñòàëüíûõ ãåíîâ.
Âèä õèìèêàòà è ðåàêöèÿ ãåíà íà âîçäåéñòâèå ïðè t � 008. îãðàíè÷èâàþò îáëàñòü
èçìåíåíèÿ àêòèâíîñòè ãåíà âî âñåé âðåìåííîé ñåðèè. Íàðÿäó ñ àêòèâíûìè ãåíàìè
ÔÎÑ îïðåäåëÿåò ñëàáîàêòèâíûå ãåíû. Ðàñïðåäåëåíèå ñîâîêóïíîñòè àêòèâíûõ è ñëà-
áîàêòèâíûõ ãåíîâ àíàëîãè÷íî ðàñïðåäåëåíèþ ìíîæåñòâà àêòèâíûõ ãåíîâ (ðèñ. 5).
Ðàçëè÷èå ãåíîâ ïî àêòèâíîñòè ñâÿçàíî òîëüêî ñ âûáîðîì ìåðû âûðàæåííîñòè
ýôôåêòà õèìè÷åñêîãî âîçäåéñòâèÿ. Âûáîð òàêîé ìåðû çàäàåòñÿ öåëåâûìè çàäà÷àìè
èññëåäîâàíèÿ, à ðåçóëüòàò âûáîðà â ëþáîì ñëó÷àå ïîëó÷àåò ñèñòåìíîå îáúÿñíåíèå.
70 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2014, òîì 50, ¹ 2
0
2
4
6
8
10
12
14
0.08 0.25 0.5 1 2 4 8 16 24
Âðåìÿ, ÷àñ
1
2
3
×
è
ñë
î
ãå
í
î
â
Ðèñ. 3. Ãðàôèêè ðàñïðåäåëåíèÿ ÷èñëà àêòèâíûõ íà îñíîâå ÔÎÑ ãåíîâ ïî âèäàì õèìèêàòîâ
(H O2 2 (1), ìåíàäèîí (2), H O2 2 & ìåíàäèîí (3)) è âðåìåííîé ñåðèè (GO:0016879)
4. ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÝÊÑÏÐÅÑÑÈÈ ÃÅÍÎÂ ÊËÅÒÎÊ ÝÏÈÒÅËÈß
ÏÐÈ ÂÎÇÄÅÉÑÒÂÈÈ ÎÊÑÈÄÀÍÒÀ HOCL
Ðåøåíèå çàäà÷è 2 ñâÿçàíî ñ âûÿâëåíèåì ãåíåòè÷åñêèõ áèîìàðêåðîâ äëÿ îöåí-
êè ðèñêà íåãàòèâíîãî âîçäåéñòâèÿ HOCl-òîêñèêàíòà. Äëÿ äåìîíñòðàöèè ïðå-
èìóùåñòâ ðåøåíèÿ ýòîé çàäà÷è íà îñíîâå ñèñòåìíîãî çíàíèÿ èñïîëüçîâàíû
äàííûå, ðåçóëüòàòû àíàëèçà êîòîðûõ îïóáëèêîâàíû â [10].
Ñèñòåìû äàííûõ, ïðåäñòàâëÿþùèå GO-êàòåãîðèè, õàðàêòåðèçóþòñÿ áîëüøèì
÷èñëîì ïîêàçàòåëåé ïðè ìàëîé ïðåäñòàâèòåëüíîñòè èõ çíà÷åíèé (âñåãî 24 áèî-
ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2014, òîì 50, ¹ 2 71
Ðèñ. 4. Ãðàôèêè ðàñïðåäåëåíèÿ ïî ìîìåíòàì âðåìåííîé ñåðèè ÷èñëà àêòèâíûõ íà îñíîâå
ÔÎÑ ãåíîâ, ýêñïîíèðîâàííûõ H O2 2, ñ âûñîêèì (à) è íèçêèì (á) óðîâíÿìè çíà÷åíèé ïðè
t � 0 08. (GO:0016879)
0
2
4
6
8
10
12
14
L
H
L–M
M
H–M
×
è
ñë
î
ãå
í
îâ
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0.08 0.25 0.5 1 2 4 8 16 24
Âðåìÿ, ÷àñ
L
H
L–M
M
H–M×
è
ñë
î
ãå
í
î
â
à
á
0
5
10
15
20
25
0.08 0.25 0.5 1 2 4 8 16 24
Âðåìÿ, ÷àñ
L
H
L–M
M
H–M
×
è
ñ
ë
î
ãå
í
î
â
Ðèñ. 5. Ãðàôèêè ðàñïðåäåëåíèÿ ïî ìîìåíòàì âðåìåííîé ñåðèè ÷èñëà àêòèâíûõ è ñëàáîàêòèâíûõ
ãåíîâ, ýêñïîíèðîâàííûõ H O2 2, ñ íèçêèì óðîâíåì çíà÷åíèé ïðè t � 0 08. (GO:0016879): ñíèæåíèå
óðîâíÿ àêòèâíîñòè ïðè t � 0 5. ; ïîâûøåíèå óðîâíÿ àêòèâíîñòè â ìîìåíò t � 2; âîçâðàò ê t � 24
÷àñòè ãåíîâ íà èñõîäíûé óðîâåíü àêòèâíîñòè; ïîòåðÿ àêòèâíîñòè äëÿ îñòàëüíûõ ãåíîâ
îáúåêòà). Ìåòîäàìè ÔÎÑ ïîñòðîåíû
ðåêîíñòðóêòèâíûå ñåìåéñòâà ôîð-
ìàëüíûõ ìîäåëåé, äîñòàòî÷íûå äëÿ
ïîëó÷åíèÿ ìîäåëåé ñîñòîÿíèé âñåõ
áèîîáúåêòîâ è îïðåäåëåíèÿ óðîâíåé
çíà÷åíèé ïðàêòè÷åñêè âñåõ ãåíîâ.
Íà áàçå òåõíîëîãèé ÔÎÑ ïîëó-
÷åíû ìîäåëè ôîðì âîïëîùåíèÿ ýòà-
ëîíîâ, îáëàäàþùèå ÿâíîé ñïåöè-
ôè÷íîñòüþ ê ïàðàìåòðó âðåìåíè (òàáë. 6). Êàæäàÿ òàêàÿ ìîäåëü ìîæåò áûòü îò-
íåñåíà ê îäíîìó èç òðåõ êëàññîâ.
1-é êëàññ. Ìîäåëè, õàðàêòåðíûå äëÿ ìîìåíòà âðåìåíè 2 ÷àñà;
2-é êëàññ. Ìîäåëè, õàðàêòåðíûå äëÿ ìîìåíòà âðåìåíè 6 ÷àñîâ;
3-é êëàññ. Ìîäåëè, õàðàêòåðíûå äëÿ îáîèõ ìîìåíòîâ âðåìåíè.
Ïðèìåíåíèå êëàññèôèêàöèè ìîäåëåé ôîðì âîïëîùåíèÿ â ãðàíèöàõ âàðèà-
öèè äðóãîãî ïàðàìåòðà ýêñïåðèìåíòà (êîíöåíòðàöèè õèìèêàòà) íå âûÿâëÿåò ÿâ-
íîãî ñïåöèôè÷åñêîãî ýôôåêòà (òàáë. 7, 8).
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïðîôèëÿ àêòèâíîñòè êàæäîãî ãåíà èñïîëüçóþòñÿ îáîáùåííûå
ðåçóëüòàòû ìíîãîêðàòíûõ èññëåäîâàíèé â êàæäîé òî÷êå ýêñïåðèìåíòà (òàáë. 9).
Äëÿ áîëüøèíñòâà ãåíîâ â êàæäîé GO-êàòåãîðèè óðîâåíü çíà÷åíèé ïîëó-
÷åí ïî àãðåãèðîâàííîé øêàëå. Ýòîò ôàêò ñâèäåòåëüñòâóåò, ÷òî ðåçóëüòàòû
ìíîãîêðàòíî ïîâòîðÿåìûõ ýêñïåðèìåíòîâ äëÿ ãðóïï áèîîáúåêòîâ ó ýòèõ ãåíîâ
áëèçêè. Äëÿ çíà÷èòåëüíîãî ÷èñëà ãåíîâ (~ 30 %) õàðàêòåðíà ÿâíî íåîäíîçíà÷-
íàÿ ðåàêöèÿ íà õèìè÷åñêîå âîçäåéñòâèå.
72 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2014, òîì 50, ¹ 2
Ò à á ë è ö à 6. Êîëè÷åñòâî ìîäåëåé â ñî-
ñòàâå êëàññà
GO-êàòåãîðèÿ
Êîëè÷åñòâî ìîäåëåé â êëàññå
1-é êëàññ 2-é êëàññ 3-é êëàññ
GO:0006979 127 125 82
GO:0050662 221 192 126
GO:0005813 271 248 82
Ò à á ë è ö à 8. Äîëÿ ìîäåëåé ôîðì âîïëîùåíèÿ ýòàëîíîâ 3-ãî êëàññà
GO-êàòåãîðèÿ
Äîëÿ ìîäåëåé ôîðì âîïëîùåíèÿ
äëÿ äâóõ ÷àñîâ ïðè êîíöåíòðàöèè äëÿ øåñòè ÷àñîâ ïðè êîíöåíòðàöèè
0 0.4 mM 1 mM 4 mM 0 0.4 mM 1 mM 4 mM
GO:0006979 0.29 0.21 0.28 0.23 0.27 0.20 0.26 0.27
GO:0050662 0.25 0.27 0.25 0.22 0.22 0.23 0.27 0.28
GO:0005813 0.27 0.25 0.22 0.27 0.21 0.20 0.28 0.31
Ò à á ë è ö à 7. Äîëÿ ìîäåëåé ôîðì âîïëîùåíèÿ ýòàëîíîâ
GO-êàòåãîðèÿ
Äîëÿ ìîäåëåé ôîðì âîïëîùåíèÿ
1-é êëàññ ïðè êîíöåíòðàöèÿõ õèìèêàòà 2-é êëàññ ïðè êîíöåíòðàöèÿõ õèìèêàòà
0 0.4 mM 1 mM 4 mM 0 0.4 mM 1 mM 4 mM
GO:0006979 0.16 0.26 0.24 0.33 0.26 0.27 0.28 0.18
GO:0050662 0.20 0.26 0.26 0.27 0.25 0.32 0.24 0.19
GO:0005813 0.18 0.27 0.27 0.28 0.33 0.26 0.22 0.19
Ò à á ë è ö à 9. Ðàñïðåäåëåíèå äîëè ãåíîâ ïî âèäó øêàë óðîâíåé è âðåìåíè
Âèä øêàëû
Äîëÿ ãåíîâ â êàòåãîðèè
GO:0006979 GO:0050662 GO:0005813
2 ÷àñà 6 ÷àñîâ 2 ÷àñà 6 ÷àñîâ 2 ÷àñà 6 ÷àñîâ
Àãðåãèðîâàííûå óðîâíè 0.65 0.66 0.72 0.65 0.74 0.75
Âîññòàíîâëåííûå óðîâíè 0.25 0.21 0.19 0.25 0.16 0.15
Îòñóòñòâèå óðîâíÿ 0.11 0.13 0.09 0.09 0.10 0.10
Íàáîð àêòèâíûõ ãåíîâ óñòàíîâëåí ïî ñëåäóþùèì ïðàâèëàì. Äëÿ êàæäîãî
ãåíà ñòàòèñòè÷åñêèì ìåòîäîì îïðåäåëåíî èçìåíåíèå åãî àêòèâíîñòè îòíîñèòåëüíî
êîíòðîëüíîé ãðóïïû õîòÿ áû äëÿ îäíîé êîíöåíòðàöèè õèìèêàòà ïðè çàäàííîì
âðåìåííîì ìîìåíòå (ïðè íåâûïîëíåíèè ýòîãî óñëîâèÿ ãåí ñ÷èòàåòñÿ íåàêòèâíûì).
Åñëè àãðåãèðîâàííûå óðîâíè ãåíà â êîíòðîëüíîé ãðóïïå è â âûÿâëåííîé ýêñïîíè-
ðîâàííîé ãðóïïå ïðèíàäëåæàò ðàçíûì îáëàñòÿì íà ñïåöèàëüíîé øêàëå óðîâíåé,
òî ãåí ñ÷èòàåòñÿ àêòèâíûì. Ïðè íåâûïîëíåíèè ýòîãî óñëîâèÿ, ò.å. â ñëó÷àå îòñóò-
ñòâèÿ ñóùåñòâåííîãî ðàçëè÷èÿ â óðîâíÿõ çíà÷åíèé, ãåí ñ÷èòàåòñÿ ñëàáîàêòèâíûì.
Ðàñïðåäåëåíèå ÷èñëà ãåíîâ ïî âèäó àêòèâíîñòè îòðàæåíî â òàáë. 10.
Äëÿ êàæäîé GO-êàòåãîðèè ïîñòðîåíû òèïîâûå ïðîôèëè ýêñïðåññèè àêòèâíûõ
ãåíîâ ïî êîíöåíòðàöèè õèìèêàòà äëÿ ôèêñèðîâàííîãî çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðà âðåìå-
íè. Âûäåëåíû òðè êëàññà òèïîâûõ ïðîôèëåé èçìåíåíèÿ àêòèâíîñòè ãåíà (òàáë. 11):
— ïðè íèçêèõ êîíöåíòðàöèÿõ õèìèêàòà (0.4 è 2 mM);
— ïðè âûñîêèõ êîíöåíòðàöèÿõ õèìèêàòà (4 mM);
— ïðè ðàçíûõ êîíöåíòðàöèÿõ õèìèêàòà.
Àêòèâíîñòü ãåíîâ â äàííîì èññëåäîâàíèè îïðåäåëÿþò îáà ïàðàìåòðà ýêñïå-
ðèìåíòà — âðåìÿ ýêñïîçèöèè è êîíöåíòðàöèÿ õèìèêàòà.
Ìåòîäû ÔÎÑ ïðåîäîëåëè ãåòåðîãåííîñòü ãåíîìíûõ äàííûõ. Íåñìîòðÿ íà
ìàëîå ÷èñëî áèîîáúåêòîâ (24) â çàäà÷å 2 è áîëüøåå ÷èñëî áèîîáúåêòîâ (72) â çà-
äà÷å 1, ÷èñëî ïîëó÷åííûõ ñèñòåìíûõ ìîäåëåé â ýòèõ çàäà÷àõ ñîïîñòàâèìî. Êîëè-
÷åñòâî àêòèâíûõ ãåíîâ â çàäà÷å 2 ìåíüøå, ÷åì â çàäà÷å 1. Ýòîò ôàêò ïðîÿâëÿåòñÿ
óæå íà ýòàïå ïîëó÷åíèÿ àãðåãèðîâàííûõ óðîâíåé çíà÷åíèé. Ñèñòåìíûå ýôôåêòû
ïðè îïðåäåëåíèè äèôôåðåíöèàëüíîé ýêñïðåññèè íà êîíêðåòíîå õèìè÷åñêîå âîç-
äåéñòâèå â çàäà÷å 2 áîëåå ðàçíîîáðàçíû, ÷åì â çàäà÷å 1. Ìåòîäû ÔÎÑ â êàæäîé
èç ýòèõ çàäà÷ äàþò îïðåäåëåííûé ñèñòåìíûé îòâåò.
ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2014, òîì 50, ¹ 2 73
Ò à á ë è ö à 10. Ðàñïðåäåëåíèå ÷èñëà ãåíîâ ïî âèäó àêòèâíîñòè
Âèä àêòèâíîñòè
×èñëî ãåíîâ â êàòåãîðèè
GO:0006979 GO:0050662 GO:0005813
Àêòèâíîñòü äëÿ äâóõ ÷àñîâ 12 22 25
Àêòèâíîñòü äëÿ øåñòè ÷àñîâ 13 14 29
Àêòèâíîñòü äëÿ äâóõ & øåñòè ÷àñîâ 3 1 6
Ñëàáàÿ àêòèâíîñòü 33 50 93
Îòñóòñòâèå àêòèâíîñòè 42 77 40
Ò à á ë è ö à 11. Ðàñïðåäåëåíèå ÷èñëà ãåíîâ ïî âèäó àêòèâíîñòè è ïàðàìåòðàì
ýêñïåðèìåíòà
GO-êàòåãîðèÿ
×èñëî ãåíîâ
àêòèâíûõ
ñëàáî-
àêòèâíûõ
àêòèâíûõ
ñëàáî-
àêòèâíûõ
àêòèâíûõ
ñëàáî-
àêòèâíûõ
íèçêàÿ êîíöåíòðàöèÿ âûñîêàÿ êîíöåíòðàöèÿ ðàçíûå êîíöåíòðàöèè
äëÿ äâóõ ÷àñîâ
GO:0006979 4 4 0 3 8 7
GO:0050662 10 9 5 5 7 6
GO:0005813 11 23 1 8 13 9
äëÿ øåñòè ÷àñîâ
GO:0006979 4 7 7 7 2 5
GO:0050662 2 11 6 12 6 7
GO:0005813 4 17 11 23 14 13
ÇÀÊËÞ×ÅÍÈÅ
Çàäà÷è ñèñòåìíîé áèîëîãèè, ñâÿçàííûå ñ ðåêîíñòðóêöèÿìè ãåííûõ ñåòåé,
ìåòàáîëè÷åñêèõ, ðåãóëÿòîðíûõ ñèñòåì êëåòîê, òêàíåé, îðãàíîâ, îðãàíèçìîâ íà
îñíîâå àíàëèçà ìíîãîïàðàìåòðè÷åñêèõ ãåòåðîãåííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàí-
íûõ, ïîëó÷àåìûõ ìåòîäàìè ãåíîìèêè, òðàíñêðèïòîìèêè, ïðîòåîìèêè, ìåòàáîëî-
ìèêè, ÿâëÿþòñÿ àêòóàëüíîé ñôåðîé ïðèìåíåíèÿ òåõíîëîãèé ÔÎÑ. Ìåòîäû ÔÎÑ
îáåñïå÷èâàþò ñîçäàíèå íàó÷íîé áàçû ðåøåíèÿ ýòèõ çàäà÷, ÿäðîì êîòîðîé ÿâ-
ëÿåòñÿ ñèñòåìíîå çíàíèå î ìåõàíèçìàõ, ïðîöåññàõ è ñâîéñòâàõ â ñëîæíûõ áèî-
ëîãè÷åñêèõ ñèñòåìàõ.  íàñòîÿùåé ñòàòüå ïîêàçàíà åäèíàÿ ñõåìà ãåíåðàöèè
ñèñòåìíîãî çíàíèÿ è åãî ïðèìåíåíèÿ äëÿ íàó÷íîãî ïîíèìàíèÿ è ðàöèîíàëüíî-
ãî îáúÿñíåíèÿ ýôôåêòîâ âîçäåéñòâèÿ õèìè÷åñêèõ ñòðåññîðîâ íà áèîëîãè÷åñêèå
ñèñòåìû, âûÿâëåíèÿ ãåíåòè÷åñêèõ ìàðêåðîâ íåãàòèâíîãî äåéñòâèÿ õèìèêàòîâ,
èäåíòèôèêàöèè ïîòåíöèàëüíûõ îïàñíîñòåé.
Ïåðâûì ýòàïîì ðàññìîòðåííîé ñõåìû ðåøåíèÿ çàäà÷è î äèôôåðåíöèàëüíîé
ýêñïðåññèè ãåíîâ íà áàçå ÔÎÑ ÿâëÿåòñÿ àâòîìàòè÷åñêàÿ ãåíåðàöèÿ ñèñòåìíîé
îíòîëîãèè èçìåíåíèÿ àêòèâíîñòè ãåíîâ ïî ãåíîìíûì äàííûì: çíàíèå î ñèñòåì-
íûõ ìåõàíèçìàõ, äåòåðìèíèðóþùèõ óðîâíè àêòèâíîñòè ãåíîâ; ðåêîíñòðóêöèè
ñîñòîÿíèé áèîîáúåêòîâ; ìîäåëè àêòèâíîñòè ãåíîâ â ñîñòîÿíèÿõ. Âòîðûì ýòàïîì
ñõåìû ðåøåíèÿ ÿâëÿåòñÿ íàïîëíåíèå ñèñòåìíîé îíòîëîãèè îöåíêàìè: ïîëíîòû
è çàâåðøåííîñòè ñèñòåìíîãî çíàíèÿ, êà÷åñòâà ôîðìàëüíûõ ìîäåëåé ýòàëîííûõ
ñîñòîÿíèé; àäåêâàòíîñòè ðåêîíñòðóèðîâàííûõ ñîñòîÿíèé; êà÷åñòâà ìîäåëèðîâà-
íèÿ çíà÷åíèé àêòèâíîñòè ãåíîâ. Òðåòüèì ýòàïîì ñõåìû ðåøåíèÿ ÿâëÿåòñÿ îáíà-
ðóæåíèå íà áàçå ñèñòåìíîé îíòîëîãèè çàêîíîìåðíûõ èçìåíåíèé àêòèâíîñòè ãå-
íîâ îòíîñèòåëüíî ïàðàìåòðîâ ýêñïåðèìåíòà.
ÔÎÑ îáåñïå÷èâàåò ðåøåíèå çàäà÷ ïîñòãåíîìíûõ èññëåäîâàíèé íà áàçå ñèñ-
òåìíîãî çíàíèÿ. Ìåòîäû ÔÎÑ ïðåîäîëåâàþò ãåòåðîãåííîñòü ãåíîìíûõ äàííûõ,
âûÿâëÿþò è îáúÿñíÿþò àêòèâíîñòü ãåíîâ, îáóñëîâëåííóþ ãåíîìîì â öåëîì, èñ-
êëþ÷àþò íåîïðåäåëåííîñòü ñèñòåìíûõ îòâåòîâ.
ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ
1. K a c h a n o v a T . , F o m i n B . Physics of systems is a postcybernetic paradigm of systemology //
Intern. Symp. “Science 2.0 and Expansion of Science: S2ES” in the context of the 14th World-Mul-
ti-Conference “Systemics, Cybernetics and Informatics”: WMSCI 2010, June 29th – July 2nd, 2010.
— Orlando (USA). — P. 244–249.
2. K a c h a n o v a T . , F o m i n B . Physics of open systems: Generation of system knowledge //
J. Systemics, Cybernetics and Informatics. — 2013. — 11, N 2. — P. 73–82.
3. P h y s i c s of open systems: A new approach to use genomics data in risk assessment / V. Ageev,
B. Fomin, O. Fomin et al. // The Continuum of Health Risk Assessments. — Published in: InTech,
2012. — P. 135–160.
4. Ê à ÷ à í î â à Ò . Ë . , Ô î ì è í Á . Ô . Îñíîâàíèÿ ñèñòåìîëîãèè ôåíîìåíàëüíîãî. — ÑÏá.:
Èçä-âî ÑÏáÃÝÒÓ «ËÝÒÈ», 1999. — 180 ñ.
5. Ê à ÷ à í î â à Ò . Ë . , Ô î ì è í Á . Ô . Ìåòàòåõíîëîãèÿ ñèñòåìíûõ ðåêîíñòðóêöèé. — ÑÏá.:
Èçä-âî ÑÏáÃÝÒÓ «ËÝÒÈ», 2002. — 336 ñ.
6. Ê à ÷ à í î â à Ò . Ë . , Ô î ì è í Á . Ô . Òåõíîëîãèÿ ñèñòåìíûõ ðåêîíñòðóêöèé. — ÑÏá.: Ïîëè-
òåõíèêà, 2003. — 146 ñ.
7. Ê à ÷ à í î â à Ò . Ë . , Ô î ì è í Á . Ô . Ââåäåíèå â ÿçûê ñèñòåì. — ÑÏá.: Íàóêà, 2009. — 340 ñ.
8. Ê à ÷ à í î â à Ò . Ë . , Ô î ì è í Á . Ô . Ìåòîäû è òåõíîëîãèè ãåíåðàöèè ñèñòåìíîãî çíàíèÿ:
Ó÷åá. ïîñîáèå äëÿ ìàãèñòðîâ è àñïèðàíòîâ. — ÑÏá.: Èçä-âî ÑÏáÃÝÒÓ «ËÝÒÈ», 2012. — 132 ñ.
9. G l o b a l gene expression analysis reveals differences in cellular responses to hydroxyl and super-
oxide anion radical-induced oxidative stress in caco-2 cells / J. Briede, J. Delfi, T. Kok et al. //
Toxicolog. Sci. — 2010. — 114, N 2. — P. 193–203.
10. I d e n t i f i c a t i o n of Nrf2-dependent airway epithelial adaptive response to proinflammatory
oxidant-hypochlorous acid challenge by transcription profiling / L. Zhu, J. Pi, S. Wachi et al. //
Amer. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. — 2008. — 294, N 3. — P. 469–477.
Ïîñòóïèëà 03.01.2013
74 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2014, òîì 50, ¹ 2
|