SBGN (Systems Biology Graphical Notation), biyolojik sistemlerin, metabolik yolların, sinyal iletim mekanizmalarının ve gen düzenleme ağlarının tüm dünyada aynı şekilde çizilmesini sağlayan uluslararası bir grafik gösterim standardıdır. Bu standart sayesinde farklı araştırmacılar veya farklı yazılımlar tarafından oluşturulan biyolojik yolaklar aynı semboller ve aynı kurallar kullanılarak ifade edilir.
Basitçe söylemek gerekirse SBGN, biyolojide kullanılan diyagramların ortak dili olarak düşünülebilir. Nasıl ki elektronik devrelerde direnç veya kondansatörün belirli sembolleri varsa, biyolojik süreçlerde de protein, gen, kimyasal madde veya biyolojik reaksiyonların standart sembolleri bulunmaktadır.
SBGN Neden Geliştirildi?
Eskiden araştırmacılar biyolojik yolakları kendi kullandıkları sembollerle çiziyordu. Aynı biyolojik mekanizma farklı makalelerde tamamen farklı şekillerde gösterilebiliyordu. Bu durum hem insanlar hem de bilgisayar yazılımları için büyük sorun oluşturuyordu.
SBGN standardının geliştirilmesindeki temel amaçlar şunlardır:
- Tüm araştırmacıların ortak bir görsel dil kullanmasını sağlamak.
- Biyolojik diyagramların kolay okunmasını sağlamak.
- Yazılımlar arasında veri paylaşımını kolaylaştırmak.
- Biyolojik modellerin doğrulanmasını mümkün hale getirmek.
- Hatalı çizimlerin otomatik olarak tespit edilmesini sağlamak.
SBGN'de Neler Gösterilebilir?
SBGN kullanılarak çok sayıda biyolojik süreç standart biçimde gösterilebilir.
- Metabolik yollar
- Sinyal iletim ağları
- Gen düzenleme mekanizmaları
- Protein-protein etkileşimleri
- Kimyasal reaksiyonlar
- Moleküler kompleksler
SBGN'nin Temel Bileşenleri
SBGN diyagramları temelde iki ana yapıdan oluşur.
1. Düğümler (Nodes)
Düğümler biyolojik varlıkları temsil eder.
- Protein
- Gen
- RNA
- Kimyasal madde
- Kompleks
- Biyolojik süreç
2. Kenarlar (Edges)
Kenarlar ise bu biyolojik varlıklar arasındaki ilişkileri gösterir.
- Aktivasyon
- İnhibisyon
- Taşıma
- Tüketim
- Üretim
- Düzenleme
SBGN Alt Standartları
SBGN aslında tek bir gösterim sistemi değildir. Farklı biyolojik ihtiyaçlar için üç ayrı gösterim türü bulunmaktadır.
1. Process Description (PD)
En ayrıntılı gösterim biçimidir. Kimyasal reaksiyonların nasıl gerçekleştiğini adım adım gösterir. Makalelerde ve biyolojik modelleme çalışmalarında en yaygın kullanılan formattır.
- Reaksiyonlar
- Substratlar
- Ürünler
- Katalizörler
- İnhibitörler
2. Entity Relationship (ER)
Biyolojik varlıklar arasındaki ilişkileri gösterir ancak reaksiyonların zaman sırasını veya mekanizmasını ayrıntılı olarak içermez.
3. Activity Flow (AF)
Biyolojik aktivitelerin birbirlerini nasıl etkilediğini gösterir. Genellikle sinyal iletim mekanizmalarının özetlenmesinde kullanılır.
SBGN Kuralları Neden Önemlidir?
SBGN yalnızca sembollerden oluşan bir çizim standardı değildir. Aynı zamanda bu sembollerin birbirleriyle nasıl bağlanacağını tanımlayan katı kurallara sahiptir.
Örneğin bir protein doğrudan başka bir reaksiyona istenilen şekilde bağlanamaz. Belirli bağlantılar yalnızca belirli biyolojik süreçler üzerinden kurulabilir. Yanlış bağlantılar biyolojik modelin geçersiz olmasına neden olur.
Bu nedenle birçok biyoinformatik yazılımı SBGN diyagramlarını analiz etmeden önce bu kuralların doğruluğunu kontrol eder.
SBGN'nin Avantajları
- Uluslararası kabul görmüş standarttır.
- Farklı yazılımlar arasında uyumluluk sağlar.
- Biyolojik modellerin doğrulanmasına olanak tanır.
- Graf teorisi algoritmalarının uygulanmasını kolaylaştırır.
- Otomatik analiz ve görselleştirme yapılabilir.
- Büyük biyolojik ağların okunabilirliğini artırır.
SBGN ve Graf Teorisi İlişkisi
Bilgisayar bilimi açısından bakıldığında bir SBGN diyagramı aslında yönlü (directed) ve etiketli (labeled) bir graf yapısıdır. Biyolojik varlıklar grafın düğümlerini, bunlar arasındaki biyolojik ilişkiler ise kenarlarını oluşturur.
Bu sayede en kısa yol (Shortest Path), alt grafik (Subgraph), bağlantılı bileşenler (Connected Components), merkezilik (Centrality) ve ağ analizi gibi birçok graf algoritması doğrudan biyolojik yolaklar üzerinde uygulanabilir.
Özet
SBGN, biyolojik süreçlerin standart semboller ve kurallarla gösterilmesini sağlayan uluslararası bir gösterim standardıdır. Hem insanlar tarafından okunabilirliği artırır hem de bilgisayar yazılımlarının biyolojik ağları otomatik olarak analiz etmesine, doğrulamasına ve gerektiğinde hataları düzeltmesine olanak tanır. Günümüzde biyoinformatik, sistem biyolojisi ve biyolojik ağ analizi çalışmalarında en yaygın kullanılan gösterim standartlarından biridir.
