Süsteemibioloogia

Süsteemibioloogia ehk süsteembioloogia on suhteliselt uus bioloogia haru, mis püüab molekulaar-, raku-, organismi- ja teisi tasandeid integreerides mõista, kuidas bioloogilised süsteemid töötavad. Uurides suhteid ja interaktsioone bioloogilise süsteemi eri osade (näiteks geeni- ja valguvõrgustikud, mis tegelevad signaliseerimisega, metaboolsed rajad, organellid jne) vahel, loodetakse lõpuks aru saada, kuidas kogu tervik töötab.

Süsteemibioloogia algab geeni ja valgu uuringuga antud organismis kasutades kõrge läbilaskevõimega meetodeid et kaardistada muutusi genoomis ja proteoomis vastuseks tekitatud muutusele – turbulentsile. Kõrge läbilaskevõimega meetodid genoomi uurimiseks hõlmavad enda alla mikrokiipide kasutamise, et mõõta näiteks muutusi mRNA-de koosseisus. Kõrge läbilaskevõimega proteoomika meetodid hõlmavad näiteks 2D-elektroforeesi, millega saab valke laengu ja suuruse järgi lahutada ning mass spektromeetriat (erinevaid tüüpe) mida kasutatakse selleks et identifitseerida lahutatud valgud, vaadata kas nad on teistmoodi modifitseeritud ja mõõta kui palju vastavat valku rakus on.

Molekulaarbioloogiaga võrreldes ei ürita süsteemibioloogia süsteemi tükkideks lammutada uurida tükke eraldi ja siis üritada nendest tükkidest tervikut kokku panna. Mõned süsteemi bioloogid arvavad et selline mõttekäik on vale ja looduses tegelikult nii ei sünni kuna loodus on ettearvamatu ja me ei ole peaaegu alati võimelised hindama kõikide protsesside osa kogu süsteemis.

Kasutades molekulaarbioloogia teadmisi, on süsteemibioloogid võimelised esitama hüpoteese, mis seletavad terviksüsteemi käitumist. Mis veel tähtsam, nad on ka võimelised nende hüpoteeside järgi looma süsteemi matemaatilise mudeli. Neid mudeleid aga saab kasutada, et ennustada, kuidas erinevad muutused süsteemis mõjutavad süsteemi ja nende usaldusväärsust saab päris elus testida. Uued meetodid üritavadki selleni jõuda, et teha võimalikult täpseid mudeleid, millega saaks ennustada, millised muutused leiavad aset organismis, kui me teda teatud viisil mõjutame.

Eestis on süsteemibioloogiat õpetanud Toomas Neuman.

Välislingid

• Anthony Trewavas: A Brief History of Systems Biology, The Plant Cell 18:2420-2430 (2006)