التحليل الجينومي للهيكل الهرمي للشبكات التنظيمية

سؤال أساسي في علم الأحياء هو كيفية استخدام الخلية لعوامل النسخ (TFs) لتنسيق التعبير عن الآلاف من الجينات استجابةً لمختلف المحفزات. يمكن نمذجة العلاقات بين عوامل النسخ والجينات المستهدفة من خلالها من حيث الشبكات التنظيمية الموجهة. هذه العلاقات، بدورها، يمكن مقارنتها بسهولة بهياكل "سلسلة القيادة" الشائعة في الشبكات الاجتماعية، التي لها تخطيطات هرمية نمطية. هنا، نطور خوارزميات لتحديد الهياكل العامة (مسموح بها مع هياكل حلقة متنوعة) ونستخدم هذه الأساليب لإلقاء الضوء على الهياكل الهرمية الواسعة الشكل الهرمي الموجودة في الشبكات التنظيمية للبروكاريوتات التمثيلية (الإشريكية القولونية) واليوكاريوتات (سكروميسيس سيريفيسيا)، حيث تتواجد معظم عوامل النسخ في المستويات القاعية وعدد قليل فقط من عوامل النسخ الرئيسية في الأعلى. تقع هذه العوامل الرئيسية بالقرب من مركز شبكة تفاعل البروتينات، وهي نوع مختلف من الشبكات عن التنظيمية، وتتلقى معظم المدخلات للهيكل التنظيمي الكامل من خلال تفاعلات البروتين. علاوة على ذلك، لديها أقصى تأثير على الجينات الأخرى، من حيث التأثير على تغييرات مستوى التعبير. ومع ذلك، من المدهش أن عوامل النسخ في قاع الهيكل التنظيمي تكون أكثر أهمية لبقاء الخلية. أخيرًا، قد يتصور المرء أن عوامل النسخ الرئيسية تحقق تأثيرها الواسع من خلال تنظيم العديد من الأهداف بشكل مباشر، ولكن عوامل النسخ التي لديها أكبر عدد من الأهداف المباشرة تكون في منتصف الهيكل. نحن نجد، في الواقع، أن هذه العوامل المتوسطة هي "عنق الزجاجة التحكم" في الهيكل، وأن هذه الدرجة الكبيرة من السيطرة لـ"مديري الوسط" لها نظائر في الهياكل الاجتماعية الفعالة في مختلف الإعداداتcorporate والحكومية.