Complex networks: the key to systems biology

Though introduced recently, complex networks research has grown steadily because of its potential to represent, characterize and model a wide range of intricate natural systems and phenomena. Because of the intrinsic complexity and systemic organization of life, complex networks provide a specially promising framework for systems biology investigation. The current article is an up-to-date review of the major developments related to the application of complex networks in biology, with special attention focused on the more recent literature. The main concepts and models of complex networks are presented and illustrated in an accessible fashion. Three main types of networks are covered: transcriptional regulatory networks, protein-protein interaction networks and metabolic networks. The key role of complex networks for systems biology is extensively illustrated by several of the papers reviewed.

Ensino de astronomia em um espaço não formal: observação do Sol e de manchas solares

O presente artigo analisa os resultados obtidos num minicurso sobre o Sol e sua dinâmica realizado no Observatório Astronômico do Centro de Divulgação Científica e Cultural (CDCC) pertencente à Universidade de São Paulo (USP) na cidade de São Carlos para alunos do ensino fundamental. As atividades foram desenvolvidas na recente inaugurada, Sala Solar. Ela é dedicada ao estudo do Sol, enfatizando a observação de manchas solares e do espectro do Sol. A metodologia adotada no minicurso consistiu em pequenos experimentos, observações e diálogos expositivos. Isto incentivou os estudantes a tomarem decisões, fazerem questionamentos e refletirem gerando pensamentos mais críticos e produzindo um maior número de conexões entre o real e o abstrato que contribuiu para níveis de maior complexidade conceitual verificados durante entrevistas semiestruturadas e nas respostas ao questionário final.

Hemoglobina extracelular gigante de Glossoscolex paulistus: um extraordinário sistema supramolecular hemoproteico

Giant extracellular hemoglobins are considered the summit of complexity in systems that carry oxygen, constituting an extraordinary model system to the study of hemoproteins. This class includes the hemoglobin of the annelid Glossoscolex paulistus that presents high cooperativity, great oligomeric and redox stabilities and ability of oligomeric reassociation. These properties have motivated evaluations about its utilization as prototype of artificial blood and biosensor. Kinetic studies involving autoxidation and detailed spectroscopic characterizations of its ferrous and ferric species have propitiated information about the structure-activity relationship of this macromolecule. The present review analyzes several biochemical issues, evaluating the state-of-art of this subject.

Morte neonatal precoce segundo complexidade hospitalar e rede SUS e não-SUS na Região Metropolitana de São Paulo, Brasil

O objetivo foi analisar o perfil dos recém-nascidos, mães e mortalidade neonatal precoce, segundo complexidade do hospital e vínculo com o Sistema Único de Saúde (SUS), na Região Metropolitana de São Paulo, Brasil. Estudo baseado em dados de nascidos vivos, óbitos e cadastro de hospitais. Para obter a tipologia de complexidade e o perfil da clientela, empregaram-se análise fatorial e de clusters. O SUS atende mais recém-nascidos de risco e mães com baixa escolaridade, pré-natal insuficiente e adolescentes. A probabilidade de morte neonatal precoce foi 5,6‰ nascidos vivos (65% maior no SUS), sem diferenças por nível de complexidade do hospital, exceto nos de altíssima (SUS) e média (não-SUS) complexidade. O diferencial de mortalidade neonatal precoce entre as duas redes é menor no grupo de recém-nascidos < 1.500g (22%), entretanto, a taxa é 131% mais elevada no SUS para os recém-nascidos > 2.500g. Há uma concentração de nascimentos de alto risco na rede SUS, contudo a diferença de mortalidade neonatal precoce entre a rede SUS e não-SUS é menor nesse grupo de recém-nascidos. Novos estudos são necessários para compreender melhor a elevada mortalidade de recém-nascidos > 2.500g no SUS.

Discurso do sujeito coletivo, complexidade e auto-organização

O presente trabalho busca apresentar alguns desdobramentos do método do discurso do sujeito coletivo no que toca à densidade semântica por ele provocada, que implica a presença significativamente mais relevante, nas pesquisas sociais que envolvam coleta de depoimentos, do pensamento coletivo como realidade empírica. Tal presença mais significativa do material empírico, aliada ao entendimento do pensamento das coletividades como referente, permite o diálogo do momento descritivo com o momento interpretativo neste tipo de pesquisa, podendo assim, como nova possibilidade que aponta para o incerto e para o inesperado, contribuir para um entendimento renovado da natureza e do funcionamento das representações sociais como realidades complexas.

Impactos na saúde das deficiências de acesso a água

O acesso regular à água potável e segura tem causado preocupação, principalmente em países em desenvolvimento e, mais enfaticamente em áreas periurbanas, que abrigam a população socialmente excluída. O objetivo deste trabalho é abordar questões de acesso à água em regiões periurbanas e para tanto foi realizado levantamento bibliográfico nas bases de dados Pubmed, Medline e SciELO assim como relatórios da OMS, OPAS, IBGE e Ministério das Cidades. A falta ou a precariedade do acesso à água representa situação de risco que propicia aumento da incidência de doenças infecciosas agudas e da prevalência de doenças crônicas. O estabelecimento do grau de acesso à água de qualidade considera fatores como distância e tempo percorrido até a fonte de água, volume coletado, demanda atendida e nível de prioridade de ações de intervenção. Na qualidade da água, consideram-se como fatores de impacto o manuseio - maneira como ocorre a coleta, o transporte, o armazenamento e o uso -, a presença de patógenos nas fontes e as práticas rotineiras da população. A determinação da presença de patógenos nas fontes evidencia o risco à saúde e a identificação do agente etiológico indica a origem da contaminação. O caminho para reverter esse cenário é a implementação integrada de políticas públicas de gestão, que envolvam ações conjuntas e ajustadas nos setores de desenvolvimento urbano, habitação, saneamento e saúde e que visem à promoção e à proteção da saúde da população local e ao enfrentamento da complexidade de fatores que evidenciam sua vulnerabilidade.

Histórias de vida de moradores de rua, situações de exclusão social e encontros transformadores

Este trabalho apresenta, a partir de histórias de vida, características do processo de "encontro transformador" entre dois moradores de rua e uma professora, que foi "ponto de apoio" positivo em suas vidas. O "encontro transformador" é interação entre os seres humanos que possibilita a transformação dos envolvidos, no sentido de despertar suas potencialidades, a retomada do sentido da vida, promovendo-lhes a resiliência, que é a capacidade humana de fazer frente às adversidades da vida, superá-las e sair delas fortalecidos e, inclusive, transformados. O estudo longitudinal realizado envolveu o resgate de histórias de vida, através de entrevistas abertas, fotografias, registros em Diário de Campo e desenhos feitos pelos sujeitos de observação. Na interpretação dos dados contemplou-se o emprego de conceitos de determinadas teorias de: Psicologia, Geografia, Sociologia, Direito, Ciências da Educação, Complexidade e Sistêmica, em diálogo entre diferentes disciplinas. A análise do fenômeno - em que o morar na rua surgiu como situação existencial excludente - revelou nova configuração nas psiques dos moradores de rua, em movimento de transformação. No fenômeno observado - complexo - desvelou-se a dificuldade dos moradores de rua estudados de se manterem no processo resiliente sem o apoio efetivo da Sociedade Civil e do Estado, a partir de políticas públicas voltadas para esse tipo de população. Conclui-se pela importância dos resultados deste trabalho como contribuição para a ampliação de processos de formação, não só de profissionais que atuam com moradores de rua como de integrantes da sociedade em geral, norteados por uma visão solidária de busca de cidadania para todos.

Para viver e pensar além das margens: perspectivas, agenciamentos e desencaixes no campo da saúde pública

Neste ensaio os autores buscam expor ideias, críticas e reflexão ética ao destacarem questões complexas e que requerem a análise densa de estudiosos do campo interdisciplinar da saúde pública. A defesa do ponto de vista dos autores é pensar que a complexidade inerente ao campo requer aproximação mais conseqüente junto às necessidades sociais, criatividade dos agentes públicos, investigação e estudos inovadores que possibilitem uma saúde pública contemporânea e voltada para a realidade brasileira.

Do Código Florestal para o Código da Biodiversidade

Em face do gigantismo do território e da situação real em que se encontram os seus macro biomas - Amazônia Brasileira, Brasil Tropical Atlântico, Cerrados do Brasil Central, Planalto das Araucárias, e Pradarias Mistas do Brasil Subtropical - e de seus numerosos mini-biomas, faixas de transição e relictos de ecossistemas, qualquer tentativa de mudança no "Código Florestal" tem que ser conduzido por pessoas competentes e bioeticamente sensíveis. Por muitas razões, se houvesse um movimento para aprimorar o atual Código Florestal, teria que envolver o sentido mais amplo de um Código de Biodiversidades, levando em conta o complexo mosaico vegetacional de nosso território. Enquanto o mundo inteiro trabalha para a diminuição radical de emissão de CO2, o projeto de reforma proposto na Câmara Federal de revisão do Código Florestal defende um processo que significará uma onda de desmatamento e emissões incontroláveis de gás carbônico, fato observado por muitos críticos em diversos trabalhos e entrevistas. A utopia de um desenvolvimento com o máximo de florestas em pé não pode ser eliminada por princípio em função de mudanças radicais do Código Florestal, sendo necessário pensar no território total de nosso país, sob um ampliado e correto Código de Biodiversidade. Ou seja, um pensamento que envolva: as nossas grandes florestas (Amazônia e Matas Tropicais Atlânticas); o domínio das caatingas e agrestes sertanejos; planaltos centrais com cerrados, cerradões e campestres; os planaltos de araucárias sul-brasileiros; as pradarias mistas do Rio Grande do Sul; e os redutos e mini-biomas da costa brasileira e do Pantanal mato-grossense, e faixas de transição e contrato (core-áreas) de todos os domínios morfoclimáticos e fitogeográficos brasileiros).

Utilização de técnicas estatísticas em duas revistas de fruticultura

Neste trabalho são descritas as técnicas de análise estatística utilizadas e a acessibilidade estatística em uma amostra dos artigos originais publicados no período 1996-2006 em duas revistas de pesquisa na área de fruticultura: a Revista Brasileira de Fruticultura (RBF) e a revista francesa Fruits. No total foram classificados 986 artigos em 16 categorias de análise estatística, ordenadas em grau ascendente de complexidade. No período analisado, foi constatado um aumento no uso de análises mais sofisticadas ao longo do tempo em ambos as revistas. Os trabalhos publicados pela RBF aplicaram com maior freqüência técnicas estatísticas mais complexas, com maior utilização de delineamentos em blocos aleatorizados, arranjos fatoriais, parcelas subdivididas e modelos hierárquicos, e do teste de Tukey para comparações múltiplas de médias. Nos trabalhos publicados pela revista Fruits, predominou o uso de outros testes paramétricos e do teste de Duncan. O pacote estatístico SAS foi o mais utilizado nos artigos publicados em ambas as revistas. Os leitores da revista RBF precisaram de um nível de conhecimento estatístico mais elevado para ter acesso à maior parte dos artigos publicados no período, em comparação com os leitores da revista francesa.

Histórias de vida de moradores de rua, situaçãoes de exclusão social e encontros transformadores

Este trabalho apresenta, a partir de histórias de vida, características do processo de "encontro transformador" entre dois moradores de rua e uma professora, que foi "ponto de apoio" positivo em suas vidas. O "encontro transformador" é interação entre os seres humanos que possibilita a transformação dos envolvidos, no sentido de despertar suas potencialidades, a retomada do sentido da vida, promovendo-lhes a resiliência, que é a capacidade humana de fazer frente às adversidades da vida, superá-las e sair delas fortalecidos e, inclusive, transformados. O estudo longitudinal realizado envolveu o resgate de histórias de vida, através de entrevistas abertas, fotografias, registros em Diário de Campo e desenhos feitos pelos sujeitos de observação. Na interpretação dos dados contemplou-se o emprego de conceitos de determinadas teorias de: Psicologia, Geografia, Sociologia, Direito, Ciências da Educação, Complexidade e Sistêmica, em diálogo entre diferentes disciplinas. A análise do fenômeno - em que o morar na rua surgiu como situação existencial excludente - revelou nova configuração nas psiques dos moradores de rua, em movimento de transformação. No fenômeno observado - complexo - desvelou-se a dificuldade dos moradores de rua estudados de se manterem no processo resiliente sem o apoio efetivo da Sociedade Civil e do Estado, a partir de políticas públicas voltadas para esse tipo de população. Conclui-se pela importância dos resultados deste trabalho como contribuição para a ampliação de processos de formação, não só de profissionais que atuam com moradores de rua como de integrantes da sociedade em geral, norteados por uma visão solidária de busca de cidadania para todos

The full Bayesian significance test for mixture models: results in gene expression clustering

Gene clustering is a useful exploratory technique to group together genes with similar expression levels under distinct cell cycle phases or distinct conditions. It helps the biologist to identify potentially meaningful relationships between genes. In this study, we propose a clustering method based on multivariate normal mixture models, where the number of clusters is predicted via sequential hypothesis tests: at each step, the method considers a mixture model of m components (m = 2 in the first step) and tests if in fact it should be m - 1. If the hypothesis is rejected, m is increased and a new test is carried out. The method continues (increasing m) until the hypothesis is accepted. The theoretical core of the method is the full Bayesian significance test, an intuitive Bayesian approach, which needs no model complexity penalization nor positive probabilities for sharp hypotheses. Numerical experiments were based on a cDNA microarray dataset consisting of expression levels of 205 genes belonging to four functional categories, for 10 distinct strains of Saccharomyces cerevisiae. To analyze the method's sensitivity to data dimension, we performed principal components analysis on the original dataset and predicted the number of classes using 2 to 10 principal components. Compared to Mclust (model-based clustering), our method shows more consistent results.

Allosteric Control of Gating Mechanisms Revisited: The Large Conductance Ca(2+)-Activated K(+) Channel

Large-conductance Ca(2+)-activated K(+) channels (BK) play a fundamental role in modulating membrane potential in many cell types. The gating of BK channels and its modulation by Ca(2+) and voltage has been the subject of intensive research over almost three decades, yielding several of the most complicated kinetic mechanisms ever proposed. A large number of open and closed states disposed, respectively, in two planes, named tiers, characterize these mechanisms. Transitions between states in the same plane are cooperative and modulated by Ca(2+). Transitions across planes are highly concerted and voltage-dependent. Here we reexamine the validity of the two-tiered hypothesis by restricting attention to the modulation by Ca(2+). Large single channel data sets at five Ca(2+) concentrations were simultaneously analyzed from a Bayesian perspective by using hidden Markov models and Markov-chain Monte Carlo stochastic integration techniques. Our results support a dramatic reduction in model complexity, favoring a simple mechanism derived from the Monod-Wyman-Changeux allosteric model for homotetramers, able to explain the Ca(2+) modulation of the gating process. This model differs from the standard Monod-Wyman-Changeux scheme in that one distinguishes when two Ca(2+) ions are bound to adjacent or diagonal subunits of the tetramer.

Qualitative Analysis of the Interdisciplinary Interaction between Data Analysis Specialists and Novice Clinical Researchers

Background: The inherent complexity of statistical methods and clinical phenomena compel researchers with diverse domains of expertise to work in interdisciplinary teams, where none of them have a complete knowledge in their counterpart's field. As a result, knowledge exchange may often be characterized by miscommunication leading to misinterpretation, ultimately resulting in errors in research and even clinical practice. Though communication has a central role in interdisciplinary collaboration and since miscommunication can have a negative impact on research processes, to the best of our knowledge, no study has yet explored how data analysis specialists and clinical researchers communicate over time. Methods/Principal Findings: We conducted qualitative analysis of encounters between clinical researchers and data analysis specialists (epidemiologist, clinical epidemiologist, and data mining specialist). These encounters were recorded and systematically analyzed using a grounded theory methodology for extraction of emerging themes, followed by data triangulation and analysis of negative cases for validation. A policy analysis was then performed using a system dynamics methodology looking for potential interventions to improve this process. Four major emerging themes were found. Definitions using lay language were frequently employed as a way to bridge the language gap between the specialties. Thought experiments presented a series of ""what if'' situations that helped clarify how the method or information from the other field would behave, if exposed to alternative situations, ultimately aiding in explaining their main objective. Metaphors and analogies were used to translate concepts across fields, from the unfamiliar to the familiar. Prolepsis was used to anticipate study outcomes, thus helping specialists understand the current context based on an understanding of their final goal. Conclusion/Significance: The communication between clinical researchers and data analysis specialists presents multiple challenges that can lead to errors.

Genetic Background of Patients from a University Medical Center in Manhattan: Implications for Personalized Medicine

Background: The rapid progress currently being made in genomic science has created interest in potential clinical applications; however, formal translational research has been limited thus far. Studies of population genetics have demonstrated substantial variation in allele frequencies and haplotype structure at loci of medical relevance and the genetic background of patient cohorts may often be complex. Methods and Findings: To describe the heterogeneity in an unselected clinical sample we used the Affymetrix 6.0 gene array chip to genotype self-identified European Americans (N = 326), African Americans (N = 324) and Hispanics (N = 327) from the medical practice of Mount Sinai Medical Center in Manhattan, NY. Additional data from US minority groups and Brazil were used for external comparison. Substantial variation in ancestral origin was observed for both African Americans and Hispanics; data from the latter group overlapped with both Mexican Americans and Brazilians in the external data sets. A pooled analysis of the African Americans and Hispanics from NY demonstrated a broad continuum of ancestral origin making classification by race/ethnicity uninformative. Selected loci harboring variants associated with medical traits and drug response confirmed substantial within-and between-group heterogeneity. Conclusion: As a consequence of these complementary levels of heterogeneity group labels offered no guidance at the individual level. These findings demonstrate the complexity involved in clinical translation of the results from genome-wide association studies and suggest that in the genomic era conventional racial/ethnic labels are of little value.