Desde o início do seqüenciamento massivo do DNA de diversos organismos, muito esforço tem sido dedicado à análise e interpretação da enorme quantidade de dados gerados. Em particular, o entendimento do funcionamento de células e, por conseguinte, de um organismo como um todo é um dos grandes desafios atuais.
Células podem ser entendidas como sistemas complexos onde as mudanças externas (do meio no qual elas se encontram) funcionam como sinais de entrada, podendo provocar diversas reações internas. Essas reações englobam interferência na expressão dos genes, na propagação de sinais bioquímicos, etc. A propagação dos diversos sinais pode interagir entre si, formando uma complexa rede de interação de sinais. Nesse proceso de propagação de sinais, genes podem ser expressos e traduzidos para proteínas, as quais por sua vez podem agir como fatores de transcrição, acarretando a transcrição de outros genes, e assim por diante. Essa rede de sinais é genericamente denominada "rede de regulação gênica" (figura 1). Identificar esta rede é considerado um dos pontos centrais para o entendimento do funcionamento das células.
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| Figura 1: Rede de regulação gênica. |
Vários modelos têm sido propostos para as redes de regulação gênica. Dentre eles, um dos mais simples é a rede booleana, que considera como sendo os nós da rede elementos tais como genes e proteínas. Tais elementos podem tomar apenas dois estados (presente/ausente, expresso/não expresso). Para cada elemento da rede pode-se associar uma função booleana que descreve o estado do mesmo em função do estado dos demais elementos. Este modelo pode ser representado por um grafo, onde os vértices correspondem aos diversos elementos da rede gênica e as arestas indicam uma relação de dependência direta entre os elementos ligados. Mesmo sendo um modelo bastante limitado, ele é útil, por exemplo, para auxiliar a detectar a estrutura geral da rede.
Na prática, os experimentos biológicos necessários para identificar as relações de dependência entre os diversos elementos podem ser muito caros e complexos. Para complicar, não se sabe a priori quais são os elementos relevantes para uma particular rede de interesse. Assim, o processo de identificação da rede é um processo dinâmico, e a rede é modificada constantemente, de acordo com as novas informações que tornam-se disponíveis (às vezes contraditórias às previamente existentes).
O uso de uma ferramenta interativa de desenho de rede pode ser útil para facilitar sua atualização. Além disso, associado a um simulador, pode ser útil para verificar uma hipótese antes de se iniciar a parte experimental.
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