北京大学两位****发表文章解析生物网络研究

　　

生物通报道：来自北京大学理论生物学中心（Center for Theoretical Biology），化学与分子工程系，以及加州大学旧金山分校生物制药科学与生物化学，生物物理学系的研究人员针对果蝇胚胎发育过程这一了解较为清楚的模式展开了生物系统网络研究，为理论生物学研究提出了新的思路。这一研究成果公布在《Molecular Systems Biology》（Nature出版社出版的杂志之一）杂志上。

领导这一研究的是北京大学理论生物学中心****特聘教授欧阳颀与长江讲座教授，理论生物学中心主任汤超教授。

原文摘要：
Molecular Systems Biology 2 Article number: 70 doi:10.1038/msb4100111
Published online: 12 December 2006
Robustness and modular design of the Drosophila segment polarity network
[Abstract]

生物系统需要行使许多功能，同时又要进化和适应不同的和不断变化的环境，这需要一个有效完整的系统网络，这些网络是动力系统模型，具有稳定性、层次性等一系列非线性系统的特性。通过大量的数据，再结合一定的分析和计算方法可以构建合适的网络拓扑结构模拟系统的行为。

然而目前有多少网络拓扑学（network topologies）能有效行使功能？什么是这些拓扑学中关键的特征？——什么又是常量，什么是变量？对应于假定功能（given function），成熟拓扑学（robust topologies）有可能构建一种“periodic table”吗？

针对这些问题，在这篇文章中，研究人员对一种能执行特殊功能的网络拓扑进行了一次详尽的计算机分析，选择的系统是已被人们较多了解的果蝇胚胎发育过程——这一过程在昆虫中极为保守，从而构建了一种基因表达周期模式（见下图）。

（wg和en 体节极性网络和表达模式）

这种拓扑结构虽然不是能进行必需模式功能的拓扑学中最成熟强健的一个，但是它是第一个没有任何直接自动调整（autoregulation）的拓扑结构，由于直接阳性自动调整也许会导致易变系统，这将会消弱Hh和Wg途径其它功能，因此这种来自modular combination的拓扑变量是一种有效的解决办法。
（生物通：万纹）

附：
“****”教授风采：欧阳颀 

　　欧阳颀，北京大学物理学院****特聘教授。聘任岗位：凝聚态物理。研究方向：非线性物理，生物物理。博士生导师。 

　　个人简介 

　　欧阳颀，北京大学物理学院****特聘教授，北京大学理论生物学中心副主任。1986—1989在法国波尔多第一大学获得博士学位，主要从事非线性动力学中的斑图自组织行为研究1989年于美国德洲大学奥斯丁分校工作，进行开放型时空反应器开发、二维反应扩散体系中图灵斑图和化学波锋的动力学行为研究1996年受聘于日本电器公司（NEC）在美国的研究中心，承担生物计算机的研究开发和其他一些生物基因工程问题研究。1998年任北京大学物理学院教授，同年被评为长江特聘教授。 

　　研究方向 

　　生命中的非线性动力学与生物技术开发 
　　1. 生物技术的基础性工作。主要研究新型生物芯片的基本原理。开发新一代生物芯片。 
　　2. 生物分子"试管"进化。目的是从理论与实验出发定量研究生物进化的动力学问题。 
　　3. DNA计算机的开发与应用。利用DNA的特性计算NP-完备型的复杂计算问题。 
　　4. 生物系统网络动力学研究。主要研究生物网络拓扑性质与动力学性质的关系。 

　　1983年到1996年从事非线性动力学与斑图自组织方面的实验研究工作被国际同行公认为斑图动力学领域的实验科学带头人之一。1985年发现一系列一维时空渐近图纹和第一个空间定态图纹，给理论科学家研究时空混沌提供了线索(Phys. Lett. A (1989))；1990年在实验中首次发现二维图灵斑图与图灵分岔(Nature,(1991))；1992年在双稳系统中发现斑图结构(Science,(1992))；1996年发现螺旋波的Eckhaus失稳现象(Nature (1996))；1996年发现化学波的时空共振斑图(Nature,(1997))。 

　　1996年以后开始从事生物物理研究工作。1997年发明用DNA计算解决NP复杂性问题(Science, (1997))；1998年研究DNA试管进化，发现了重要的进化规律(Phys. Rev. Lett. (2001))。从2001年开始将非线性科学方法用于蛋白质网络研究，发展了一种蛋白质网络动力学研究的全新方法。 

　　 

汤超 

北京大学长江讲座教授，北京大学理论生物学中心主任，北京大学－加州大学定量生物医学联合研究中心主任，国家海外杰出青年基金获得者，美国加州大学旧金山分校教授，美国物理学会Fellow。毕业于中国科技大学近代力学系，1986年获芝加哥大学物理博士学位。 

联系方式 ：
Tel: [phone] 
Email: chao.tang(at)ucsf.edu

研究方向 ：
1. 生物调控网络的理论与实验研究 
2. 生物系统中的统计物理问题

1987年提出自组织临界现象的概念及理论，开创了一个新领域。
1995年开始从事生物物理方面的研究工作。提出蛋白质结构可设计性概念 （Science, 1996)，及相应的理论（PNAS, 1998)，为用物理思想与方法定量研究生物问题提供了一个范例，并为全新设计自然界不存在的蛋白质提供了理论基础和方法。近年来开始在各种生物网络的模型建立，设计原理，及动力学方面进行研究。