OPEN BIOINFORMATICS JOURNAL//(VOL. 14)
Volumen: 14, Numero: 1, Páginas: 21-35 pp.
Introduction: Digital communication theories have been well established and widely used to model and analyze information transfer and exchange processes. Due to their robustness and thoroughness, they have recently been extended to modeling and analysis of data flow, storage, and networks in biological systems. Methods: This article analyzes gene expression from the perspective of a digital communication system. Specifically, network theories such as addressing, error control, flow control, traffic control, and Shannon's theorem are used to design an end-to-end digital communication system that accounts for gene expression. We provide a layered network model depicting deoxyribonucleic acid (DNA) transcription and translation and end-to-end transmission of proteins to a target organ. The layered network model takes advantage of key features of digital communication systems, such as efficiency and throughput, to convey biological information in gene expression systems. Results: Thus, we define the transmission of information through a bio-internet (LAN-WAN-LAN) composed of a transmitting network (cell nucleus, ribosomes and endoplasmic reticulum), a router (Golgi apparatus) and a network receiver (target). Organ). Conclution: Our proposal can be applied in critical scenarios such as the development of communication systems for medical purposes. For example, in cancer treatment, the model and analysis presented in this article can help understand the secondary effects due to the transmission of drug molecules to a target organ in order to achieve optimal treatments.
Introducción:Las teorías de la comunicación digital han sido bien establecidas y ampliamente utilizadas para modelar y analizar los procesos de transferencia e intercambio de información. Debido a su solidez y minuciosidad, recientemente se han extendido al modelado y análisis de flujo de datos, almacenamiento y redes en sistemas biológicos.Métodos:Este artículo analiza la expresión génica desde la perspectiva de un sistema de comunicación digital. Específicamente, las teorías de red, como el direccionamiento, el control de errores, el control de flujo, el control de tráfico y el teorema de Shannon se utilizan para diseñar un sistema de comunicación digital de extremo a extremo que representa la expresión génica. Proporcionamos un modelo de red en capas que representa la transcripción y traducción del ácido desoxirribonucleico (ADN) y la transmisión de extremo a extremo de proteínas a un órgano objetivo. El modelo de red en capas aprovecha las características clave de los sistemas de comunicación digital, como la eficiencia y el rendimiento, para transmitir información biológica en los sistemas de expresión génica.Resultados:Así, definimos la transmisión de información a través de una bio-interred (LAN-WAN-LAN) compuesta por una red transmisora ??(núcleo de la célula, ribosomas y retículo endoplásmico), un enrutador (Aparato de Golgi) y una red receptora (objetivo). Organo).Conclusión:Nuestra propuesta se puede aplicar en escenarios críticos como el desarrollo de sistemas de comunicación para fines médicos. Por ejemplo, en el tratamiento del cáncer, el modelo y el análisis presentados en este artículo pueden ayudar a comprender los efectos secundarios debidos a la transmisión de moléculas de fármacos a un órgano diana para lograr tratamientos óptimos.