سید امیر مرعشی - گروه بیو تکنولوژی پردیس علوم دانشگاه تهران
ژاله حسینی - بیوانفور ماتیک پژوهشکده علوم کامپیوتر پژوهشگاه دانشگاه بنیادی

مدلهای مبتنی بر قید شبکههای متابولیکی، جزء پرکاربردترین مدلهای محاسباتی برای شبیه سازی و پیشبینی رفتار در سامانه-های زیستی به حساب میآیند. در این روش مدلسازی، دانستن اطلاعات بسیار محدودی چون ضرایب استوکیومتری واکنشها، وهمچنین برگشتپذیری یا عدم برگشت پذیری واکنشها، میتواند اطلاعات ارزشمندی را درباره ویژگیهای زیستی سامانه یا شبکه مورد بررسی در اختیار پژوهشگران قرار دهد. شبکههای زیستی معمولاً بسیار پیچیده هستند. در مواجهه با این پیچیدگی، سؤالیکه به طور طبیعی به ذهن میرسد این است که کدام عناصر موجود در یک شبکه، رفتاری مشابه، یا دست کم مرتبط، از خود نشان میدهند. در آنالیز مبتنی بر قید شبکههای متابولیکی نیز این پرسش به شکل های گوناگون مطرح شده اس ت. دو مفهوم همراهی شارها (flux coupling) و همبستگی شارها (flux correlation) مفاهیمی هستند که میتوان از آنها استفاده نمود و درباره ارتباط رفتاری (شارهای جاری در) واکنشهای موجود در یک شبکه متابولیکی قضاوت کر د. از زمان معرفی مفاهیم همراهی شارها وهمبستگی شارها، مقالات متعددی منتشر شده اند که این دو مفهوم را عملاً یک مفهوم یکسان فرض میکنند. در پژوهش حاضر،میزان صحت این فرض مورد بررسی قرار گرفت. به طور دقیق، این پرسش مطرح شد که آیا ضریب همبستگی بین دو شار را می-توان از روی نوع همراهی شارها مشخص کرد؟ برای پاسخ به این پرسش ،مثالهایی از شبکه های متابولیکی کوچک ساخته شدند وآنالیز همراهی شارها و همبستگی شارها در آنها انجام شد. روشن است که همراهی کامل شارها همواره همبستگی کامل شارها(1=2R) را باعث خواهد شد. در مورد همراهی ناقص و همراهی جهت دار، بر اساس ادعای گزارشهای پیشین، انتظار بر این بود که ضریب همبستگی عددی مثبت و کوچکتر از یک باشد. با این حال ،نشان داده شد که با تعیین قیدهای ظرفیت مناسب، می توان رابطه همراهی ناقص و یا همراهی جهت دار شارها را در عین ضریب همبستگی صفر یا یک مشاهده کر د. از سوی دیگر، در مورد ناهمراهی شارها نیز نشان داده شد که تمام حالتهای قابل تصور (از همبستگی کامل شارها تا ناهمبستگی کامل شارها) ممکن هستند. بر اساس یافتههای این پژوهش، میتوان با اطمینان گفت دو مفهوم همراهی شارها و همبستگی شارها در شبکه های متابولیکی کاملاً متمایزند. به بیان دیگر، به جز در مورد شارهایی که همراهی کامل دارند، صرفاً با در نظر گرفتن نوع همراهی شارها، نمیتوان درباره ضریب همبستگی آنها اظهار نظر نمود.

زیستشناسی سامانهها، مدلهای مبتنی بر قید، واکنش متابولیکی، شار متابولیکی