DNA, IF ifadeleri, WHILE döngüleri veya fonksiyon çağrılarına eşdeğer işlevlere sahip mi?

DNA'da IF ifadeleri, WHILE döngüleri veya fonksiyon çağrıları gibi şeyler var mı?

• DNA'da IF ifadeleri, GOTO sıçramaları, WHILE döngüleri gibi yapılar olup olmadığına dair bir soru.
• Yazılım geliştirmede bu yapılar, belirli koşullar karşılandığında kod bloklarını çalıştırma işlevi görür.

Programlama sözdizimine benzer biyolojik örnekler

• IF: Bir transkripsiyon aktivasyon faktörü mevcut olduğunda gen transkribe edilir. Hücrenin ölümüyle program sona erene kadar olay sonlanmaz.
• WHILE: Bir transkripsiyon baskılama faktörü mevcut olmadığı sürece gen transkribe edilir.
• Fonksiyon çağrısına doğrudan karşılık gelen bir benzerlik yoktur. Tüm olaylar aynı uzayda gerçekleşir ve karşılıklı girişim olasılığı vardır.
• GOTO: Koşula bağlıdır ve belirli ağ bağlantılarında ortaya çıkabilir. Örneğin, A → B → C şeklinde bir sinyal yolu varsa ve ayrıca D → C bağlantısı bulunuyorsa, D etkinleştiğinde A ve B olmadan da C'yi doğrudan etkileyebilir.
• Sentetik biyolojik devreler kullanılarak mantık kapıları inşa edilen örnekler vardır.

DNA ile bilgisayar kodunun karşılaştırılması

• DNA, bilgisayar koduyla doğrudan karşılaştırılamaz. Önemli olan sözdizimsel yapı değil, altında yatan mantıktır.
• DNA yalnızca bir talimatlar kümesidir; tek başına tamamen işlevsel bir varlık değildir.
• Hücreler analog özellikler taşır; bu nedenle çoğu durumda değişkenlerin değeri 0/1 (ikili) değildir.

DNA, bilgisayar koduna benzemez

• Bilgisayar kodunun bir yürütme sırası vardır, ancak DNA paraleldir ve sıralı değildir.
• Bilgisayar kodu katı ve tutarlı anlamlara sahiptir; DNA ise amino asitlere çevrilir ve bunlar arasındaki karmaşık kimyasal etkileşimler proteinlerin işlevini belirler.
• Bilgisayara benzer yollar varsa bunlar DNA düzeyinde değil, protein düzeyinde aranmalıdır.

Sentetik biyoloji

• Genlerin DNA'dan ifade edilme biçimi ile mantıksal işlevler arasında karşılaştırılabilecek bazı noktalar vardır, ancak bunlar kusursuz değildir.
• Sentetik biyoloji, biyolojiye mantıksal işlevler entegre etmeye çalışan yeni bir alan olarak gelişmektedir.

Transkripsiyon girişimi

• Transkripsiyon girişimi, bir IF ifadesi (veya WHILE) biçimi olarak görülebilir.
• DNA ancak sıralı kod yürütme açısından anlam taşır; oysa paralel olarak aynı anda çok sayıda transkripsiyon gerçekleşir.

Fonksiyon çağrılarına dair ek tartışma

• Nükleer reseptörler, fonksiyon çağrılarına iyi bir örnektir; etkinleştiklerinde hücre içindeki alt rutinlerin gen baskılanmasını/aktivasyonunu ve aşağı akış süreçlerini etkinleştirirler.

Programlamaya benzer daha alt düzey yapılar

• FUNCTION CALL: Bir kompleks protein içindeki tek bir alt birimin değiştirilmesi, bir fonksiyon çağrısına benzer.
• IF: Alternatif kesip birleştirme yoluyla DNA'nın bazı bölümleri (ekzonlar), nihai proteini kodlayan transkripte dahil edilebilir ya da edilmeyebilir.

GN⁺ görüşü

• Bu yazı, DNA'nın bilgisayar programlama dillerine benzer yapılar taşıyıp taşımadığına dair ilgi çekici bir tartışma sunuyor.
• DNA ile bilgisayar kodunu doğrudan karşılaştırmak doğru olmasa da, biyolojik sistemlerde mantıksal çalışma ilkelerini anlamaya yardımcı olabilir.
• Sentetik biyolojideki gelişmeler, biyolojik sistemlere mantıksal işlevler entegre etmek için yeni olanaklar açıyor; bu da gelecekte biyoteknoloji araştırmaları ve uygulamaları üzerinde önemli etkiler yaratabilir.

[GN⁺]

Hacker News yorumu

• DNA programlama yapıları içermez, ancak sinir ağları gibi çalıştığı söylenebilir. Gen düzenleyici ağlar, birbirine bağlı düğümler (genler ve proteinler) üzerinden bilgi işleyerek birbirlerinin faaliyetlerini etkileyen sinir ağlarına benzer.

  • Bazı proteinler diğer genleri etkinleştirme görevi görür; bunlar düzenleyici ağda önemli rol oynayan transkripsiyon faktörleridir.
  • Transkripsiyon faktörleri bir genin promotör bölgesine bağlanarak diğer proteinlerin üretimini başlatır ve bu da zincirleme reaksiyona yol açar.
  • Bazı transkripsiyon faktörleri baskılayıcıdır.

• mtDNA'nın ilginç bir özelliği, iki ayrı genin farklı okuma çerçeveleri kullanarak üst üste binmesidir. Bir genin sonu diğer genin başlangıcıyla aynıdır ve bu, dairesel mitokondriyal genomda bundan yararlanacak şekilde düzenlenmiştir.

  • DNA kromozomları çevresel ortama tepki olarak şekil değişiklikleri geçirebilir; bu da belirli bir okuma çerçevesinin transkribe edilme olasılığını artırabilir ya da azaltabilir.
  • Bu mekanizmanın, vücudun "temel planı" boyunca genetik ifadeyi değiştiren homeobox genlerinin çalışma biçiminde rol oynayıp oynamadığını merak ediyorum.
  • Sistem içinde programlama "yapıları" tanımlanabilecek ölçüde, genel etki gürültü ve ortaya çıkan davranış tarafından yönetilir; sistemin genel modu ise bir "geri besleme kontrol döngüsü"dür.

• Yaratıcılık ve inovasyon sürecini öğreten bir eğitmen olarak, doğayı gözlemleyerek elde edilmiş buluş örneklerini öğrencilerimle paylaşıyorum (örneğin Velcro, mucidin köpeğinin tüylerine yapışan pıtrakları gözlemlemesiyle ortaya çıktı).

  • Hesaplama alanındaki keşiflerin, doğayı, özellikle de insan zihnini gözlemleyerek nasıl çalıştığını anlamamız sayesinde geleceğini düşünüyorum.
  • Bu keşifler, hesaplamanın nasıl kavramsallaştırıldığını temelden değiştirecek.

• Bu gönderi tembelce hazırlanmış gibi görünüyor ama bir ölçüde ilginç yorumlar doğurdu. Yazılım mühendisliğine dair daha fazla insanın algısının değişmesini isterim.

  • İlgili konularda okunmaya değer bir yazı var.

• Hesaplamalı biyolojiyle ilgilenen biri için George Church'ün dersi çok iyidir.

  • Ders açıklaması: Karmaşık biyolojik ağlarda dizi, yapı ve işlev arasındaki ilişkiler ile nicel, kapsamlı ve işlevsel genomik analizlerin gerçekçi modellenmesindeki ilerlemeleri değerlendirir.
  • Alıştırmalar algoritmalar, istatistik, veritabanları ve simülasyon yaklaşımlarını içerir; ayrıca tıp, biyoteknoloji, ilaç keşfi ve genetik mühendisliğine yönelik pratik uygulamalar da kapsar.

• KMT2D geni, diğer genlerin ifadesini düzenlediği bilinen genlerden biridir. Bu gendeki kusurlar çoğu zaman Kabuki sendromuna yol açar.

  • Bert Hubert'in 'DNA: The Code of Life (SHA2017)' konuşmasında IF benzeri davranışa dair bir örnek verilmişti.

• YouTube'dan Tim Blais, A. Leigh'in araştırmasına dayanan moleküler makineler hakkında eğitici ve eğlenceli bir şarkı yaptı. Elektrokimyasal bir "anahtarın" ikili durumları nasıl kodladığını gösteren animasyon sayesinde, prensipte mantık kapıları kurulabileceğini gösteriyor.

• DNA'yı milyonlarca yıla yayılmış bir programlama gibi düşünün. Birbirine bağlanmış, pek iyi çalışmayan, yorum satırı olmayan ve belgelenmemiş bir kod dizisi; kodun neden o hale geldiğine dair gerekçeler zaman içinde tamamen unutulmuş. Değiştirmek kötüdür, belirli kod parçaları belirli davranışlara yol açar ve koda ne kadar çok bakarsanız o kadar çok spagetti kod gibi görünür.

• Bu slayt seti, DNA hesaplamasında yapılmış bazı çalışmalara iyi bir genel bakış sunuyor. Özellikle DNA'nın mekanizmalarını kullanarak TSP'yi (Traveling Salesman Problem) çözmek çok ilginç.

• Transkripsiyon aktivasyon faktörleri (IF), gen transkribe edildiğinde mevcuttur; transkripsiyon baskılama faktörleri (WHILE) ise baskılayıcı faktör artık mevcut olmayana kadar genin transkribe edilmesini ifade eder.

  • IF ve WHILE denktir; WHILE, IF'in bir tür karşıt biçimidir.
  • "Baskılayıcı faktör" mevcut olmadığında transkripsiyonu tetiklediğini söylemek pek anlamlı değil; ifadenin baskılanmasına baskılayıcının varlığı neden olduğundan, "transkripsiyon baskılama faktörü; baskılayıcı faktör mevcut olana kadar gen transkribe edilir" demek daha mantıklıdır.