Комплексный подход для формального описания, графического представления и моделирования широкого круга биологических и других сложных систем Biosoft.Ru DevelopmentOnTheEdge.com Лабоработория Биоинформатики КТИ ВТ СО РАН

Организм Органы Ткани Клетки Метаболические путиГенные сети Химически вещества (~1000) Белки и их комплексы (~ ) Гены (~40 000) Базы данных (более 500 баз данных, общий объем сотни гигабайт)

Сейчас у нас есть беспрецендентная возможность собирать и накапливать данные о природе, тем не менее в современной биологии развивается кризис, который состоит в том что полностью неструктрированные данные не улучшают нашего понимания. Нам нужна система (framework) в которую мы могли бы поместить все эти знания и данные – это то и становится проблемой в биологии. Мы достигли уровня когда мы больше не можем разговаривать друг с другом – мы стали слишком специализированы. Нам нужна система, используя которую люди могли бы сказать: Да, я понял.. Создание такой системы является действительно большим вызовом. Sydney Brenner, 2003 Сидней Бреннер, лауреат Нобелевской премии 2002 года в области медицины

BioUML - Biological Unified Modeling Language

A B eq1 eq2 R1 C eq3 eq4 R2 Соответствующая ему математическая модель Пример двух последовательных химических реакций

A B eq1 eq2 R1 C eq3eq4 R Описание структуры системы в виде графа Математическая модель системы Описание компонентов системы в базе данных ID A CC..... // ID R1 A->B... // ID B CC..... // ID R2 B->C... // ID C CC..... // A B eq1 eq2 R1 C eq3 eq4 R BioUML мета-модель позволяет описать сложную систему на 3 уровнях

Основные классы BioUML мета-модели для описания структуры графа

Основные классы BioUML мета-модели для моделирвания динамики сложных систем

Типа диаграммы и связанные понятия: -diagram view builder -semantic controller -diagram filter

Концепция модуля Чтобы обеспечить интеграцию различных баз данных в среду BioUML, мы вводим концепцию модуля. Как правило, модуль создается для отдельной базы данных и определяет способ представления информации из этой базы данных в виде объектов языка Java. Модуль также может содержать специфичные для этой базы данных типы диаграмм и способы их графического отображения.

Концепция модуля

Система поиска взаимодействующих друг с другом компонентов биологических систем

Универсальная система поиска информации по базам данных

Модули BioUML standard – стандартный модуль для описания и моделирования биологических систем (преимущественно на молекулярно-клеточном уровне) SBML – Systems Biology Markup Language, level GeneNet - база данных по генным сетям ИЦиГ, Новосибирск, KEGG/Ligand - Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, база данных метаболических путей Kyoto University, Japan, TRANSPATH - база данных по путям передачи сигнала в клетке Biobase GmbH, Germany.

SBML – Systems Biology Markup Language, level CellML – Cell Markup Language GO – Gene Ontology UMLS – Unified Medical Language System BioPax – Biological Pathways Exchange