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Sydney Brenner's Seminar (1) "Drowning in a Sea of Data and Thirsting for Knowledge"

本週分子生物學的元老之一及諾貝爾獎得主Sydney Brenner來柏克萊演講三場，主題為「Biology and New Mathematics」，今日是第一場，談論該如何在後基因體時代該如何去了解生物的機制，而非純粹描述一切細節。首先，他指出好的科學研究最好具備三項特點—C.A.P. 意即 Complete, Accurate, Permanant。很不幸的，今日的生物學研究除了DNA Sequencing之外，恐怕符合這三點的還不多。然而，DNA Sequencing並不能告訴我們生物是如何運作的。以城市為比喻，DNA Sequencing就好像是電話簿上的住址，並不能告訴我們城市的機能如何？產業結構又是什麼樣子？必須描述的是蛋白質之間的交互作用。很不幸 (或很幸運？) 人類有兩萬多種不同的基因，要描述所有不同蛋白質的交互作用是無法用人腦去理解的...不過，如果將交互作用視作 20000 x 20000 的矩陣，可以發現其實是非常 sparse 的，即一個蛋白質能 interact 的蛋白質其實不多，事實上，大部分的蛋白質都是結合成 complex 來運作，既然一個 complex 通常約有十個不同基因，這就將需要描述的單位降低為 2000 個，再考慮這些 complex 出現的地點，也許可以降到 100 個單位 / 胞器，開始進入人類比較能夠處理與應用的範圍了。因此 Sydney Brenner 建議用 complex 作為描述的基本單元。

他以 beta-adrenergic receptor 為例，說明這個概念，beta-adrenergic receptor 及所屬的 G-protein 和 Adeno-cyclase 為一 complex ，可以將 adrenalin 轉換成 cAMP，該描述的重點在於了解adrenalin 的量與 cAMP量的 transfer function。 cAMP則是在不同 complex之間的訊號，其他complex (例如：PKA) 則會受 cAMP的影響而作一些其他的生化反應。因此這樣子的描述有助於簡化訊號傳遞鏈。不只如此，心肌、橫紋肌、神經細胞都會表現 beta-adrenergic receptor，雖然是不同的 subtype，但整體結構是一樣的。 Sydney Brenner用資訊科學的名詞 object 與 instantiation 來描述這種不同，整體結構可視為一個 object，而每個特例則為一個 instance。於是這樣便將訊號傳遞鏈的生化問題轉換成了通訊及控制理論的問題。

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最近這種將生化反應視為工程問題的看法似乎越來越普遍，也許不久的將來分子生物學家也得懂各種工程理論，個人趕搭這班列車，正好開始看 Cybernetics 一書 (雖然接觸到這本書的理由十分複雜...)，要是有任何心得，再與各位分享了。

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附上 Sydney Brenner 說的笑話兩則：

Data Mining 的新定義： My data is mine, and your data are also mine. Data MINE-ing....

Post-genomics 的時代裡，什麼 -omics 最重要？ 答： ECON-omics。