生物分子網絡

所有生物在生長髮育和分化過程中，以及在對外部環境的反應中，各種相關基因有條不紊的表達起着至關重要的作用。與原核生物相比，真核生物基因表達的調控更為複雜，真核生物基因表達的調控主要是指編碼蛋白質的mRNA產生和行使生物功能過程中的調節與控制。從理論上講，基因表達調控可以發生在遺傳信息傳遞過程的各個水平上，其中轉錄調控是基因表達調控中最重要、最複雜的一個環節，也是當前研究的重點。

基因調控網絡包括：基因調控檢測、基因轉錄調控數據庫、基因轉錄調控網絡

在生物化學領域，代謝通路是指細胞中代謝物質在酶的作用下轉化為新的代謝物質過程中所發生的一系列生物化學反應。而代謝網絡則是指由代謝反應以及調節這些反應的調控機制所組成的描述細胞內代謝和生理過程的網絡。

生物中的信號傳導（signal transduction）則是指細胞將一種類型的信號或刺激轉換為其他生物信號最終激活細胞反應的過程。同代謝通路一樣，信號傳導的過程中多個生物分子在酶的作用下按照一定的順序發生一系列生理化反應，由此得到了信號傳導通路。信號傳導網絡即是指參與信號傳導通路的分子和酶以及其間所發生的生化反應所構成的網絡。

代謝網絡和信號傳導網絡是研究和分析代謝過程和信號傳導過程的重要工具，隨着許多物種基因測序的逐步完成以及新的生物檢測技術的開發，對生物細胞內生化反應的知識也正以極快的速度增加，這就使構成人類等物種完整的生物代謝網絡和信號傳導網絡成為可能。代謝和信號傳導通路信息被收集和整理到一些重要的通路數據庫中，這些信息是構建代寫網絡和信號傳導網絡的基礎。

蛋白質是構成生物體的重要物質，也是形勢生物功能的重要生物大分子。單獨蛋白通過彼此之間的相互作用構成蛋白質相互作用網絡來參與生物信號傳遞、基因表達調節、能量和物質代謝及細胞週期調控等生命過程的各個環節。系統分析大量蛋白在生物系統中的相互作用關係，對於瞭解生物系統中蛋白質的工作原理，瞭解疾病等特殊生理狀態下生物信號和能量物質代謝的反應機制，以及瞭解蛋白之間的功能聯繫都有重要意義。

蛋白質相互作用通常可以分為物理互作和遺傳互作。物理互作是指蛋白質間通過空間構象或化學鍵彼此發生的結合或化學反應，是蛋白質互作的主要研究對象。而遺傳互作則是指在特殊環境下，蛋白質或編碼基因收到其他蛋白質或基因的影響，常常表現為表型變化之間的相互關係。

蛋白質互作網絡包括：蛋白質互作檢測技術（免疫共沉澱技術、酵母雙雜交技術、串聯親和純化—質譜分析技術、蛋白質互作預測技術、遺傳互作檢測技術）蛋白質互作數據庫、蛋白質互作網絡。

有很多軟件被用於生物生物分子網絡可視化展示和網絡分析。期中包括可以依據GNU協議免費應用的軟件，也報過一些商用軟件。

一、CytoScape軟件

Cytoscape是一款圖形化顯示網絡並進行分析和編輯的軟件，見圖1，它支持多種網絡描述格式，也可以用以Tab製表符分隔的文本文檔或Microsoft Excel文件作為輸入，或者利用軟件本身的編輯器模塊直接構建網絡。Cytoscape還能夠為網絡添加豐富的註釋信息，並且可以利用自身以及第三方開發的大量功能插件，針對網絡問題進行深入分析。

Cytoscape對非盈利性客户免費。

二、CFinder軟件

CFinder是一種基於全面連接搜素方法（the Clique Percolation Method，CPM）的網絡秘密集團模塊搜索和可視化分析軟件，見圖2。它能夠在網絡中尋找指定大小的全連集，並通過全連接集中共享的節點和邊構建更大的節點集團。軟件中可以使用以製表符分割的文本文件作為輸入。算法主要針對無向網絡，但也包含對有向網絡的一些處理功能。

CFinder允許非盈利性用户免費使用。

三、mfinder軟件和MAVisto軟件

mfinder軟件和MAVisto軟件是兩款搜索網絡模體的軟件，mfinder需要通過命令行的形式進行操作，而MAVisto則包含一個圖形界面。兩款軟件均可以設定特定的網絡模體規模（包含節點數目）並設計隨機擾動以獲取相應模體出現頻率的顯著性水平。

四、BGL軟件以及Matlab bgl軟件

BGL軟件是一款網絡拓撲屬性分析軟件，可以較為快速的計算網絡中節點的距離、最短路徑、多種拓撲屬性以及廣度和深度優先遍歷。Matlab bgl軟件是基於BGL開發的一款Matlab工具包，可以依託Matlab軟件平台進行網絡分析和計算。

五、PathwayStudio軟件

PathwayStudio生物通路可視化軟件，是一款商業化生物信息學軟件。它能夠以不同模式繪製和分析生物通路，並且可以利用隨帶的MedScan軟件通過公開發表的文獻古建基於生物通路網絡。

六、GeneGO軟件及數據庫

GeneGO是系統生物學中的數據挖掘應用提供化學信息學和生物信息學軟件解決方案的供應商。中主要產品包括MetaBase、MetaCore、MetaDrug等。其中MetaBase是GeneGO專業研製的哺乳動物生物學與藥物化學數據庫。MetaCore主要針對系統生物學研究中的通路分析和生物標記物發現提供了數據挖掘工具套件。MetaDrug為GeneGO開發的系統藥理學平台。