GN⁺: DNA가 IF문, WHILE 루프 또는 함수 호출과 동등한 기능을 가지고 있는가?

DNA는 IF문, WHILE 루프 또는 함수 호출과 같은 것을 가지고 있는가?

• DNA에는 IF문, GOTO 점프, WHILE 루프와 같은 구조가 있는지에 대한 질문.
• 소프트웨어 개발에서 이러한 구조는 특정 조건이 충족될 때 코드 블록을 실행하는 기능을 가짐.

프로그래밍 구문과 유사한 생물학적 예시

• IF: 전사 활성화 인자가 존재할 때 유전자가 전사됨. 세포의 죽음으로 프로그램이 종료되기 전까지는 이벤트가 종료되지 않음.
• WHILE: 전사 억제 인자가 존재하지 않을 때까지 유전자가 전사됨.
• 함수 호출에 대한 직접적인 유사물은 없음. 모든 사건은 같은 공간에서 일어나며 상호 간섭의 가능성이 있음.
• GOTO: 조건에 의존하는데, 특정 네트워크 연결에서 발생할 수 있음. 예를 들어, 신호 경로가 A → B → C가 있고 D → C로의 다른 연결이 있다면, D가 활성화되면 A와 B 없이도 C에 직접 영향을 줄 수 있음.
• 합성 생물학적 회로를 사용하여 논리 게이트를 구축한 사례가 있음.

DNA와 컴퓨터 코드의 비교

• DNA는 컴퓨터 코드와 직접 비교할 수 없음. 중요한 것은 구문 구조가 아니라 그 아래에 있는 논리임.
• DNA는 단지 지시사항의 집합이며, 완전히 기능적인 실체는 아님.
• 세포는 아날로그적인 성질을 가지고 있어서 대부분의 상황에서 변수의 값이 0/1(이진)이 아님.

DNA는 컴퓨터 코드와 유사하지 않음

• 컴퓨터 코드는 실행 순서가 있지만, DNA는 병렬적이고 순차적이지 않음.
• 컴퓨터 코드는 엄격하고 일관된 의미를 가지지만, DNA는 아미노산으로 번역되고 이들 간의 복잡한 화학적 상호작용이 단백질의 기능을 결정함.
• 유사한 컴퓨터와 같은 경로는 단백질 수준에서 찾아야 하며, DNA 수준에서는 아님.

합성 생물학

• 유전자가 DNA에서 표현되는 방식과 논리 기능 사이에 비교할 수 있는 몇 가지 점이 있지만, 완벽하지는 않음.
• 합성 생물학은 생물학에 논리 기능을 통합하려는 새로운 분야로 발전하고 있음.

전사 간섭

• 전사 간섭은 IF문(또는 WHILE)의 형태로 볼 수 있음.
• DNA는 순차적 코드 실행에 대해서만 의미가 있으며, 병렬적으로 많은 전사가 동시에 일어남.

기능 호출에 대한 추가 논의

• 핵 수용체는 기능 호출의 좋은 예시로, 활성화되면 세포 내 서브루틴의 유전자 억제/활성화 및 하류 과정을 활성화함.

프로그래밍과 유사한 하위 수준 구조

• FUNCTION CALL: 복합 단백질 내에서 단일 하위 단위를 교체하는 것은 함수 호출과 유사함.
• IF: 대체 스플라이싱을 통해 DNA의 일부(엑손)가 최종 단백질을 인코딩하는 전사물에 포함되거나 포함되지 않을 수 있음.

GN⁺의 의견

• 이 글은 DNA가 컴퓨터 프로그래밍 언어와 유사한 구조를 가지고 있는지에 대한 흥미로운 논의를 제공함.
• DNA와 컴퓨터 코드의 직접적인 비교는 부정확하지만, 생물학적 시스템에서의 논리적 작동 원리를 이해하는 데 도움이 될 수 있음.
• 합성 생물학의 발전은 생물학적 시스템에 논리 기능을 통합하는 새로운 가능성을 열어주고 있으며, 이는 미래의 생명 공학 연구와 응용에 중요한 영향을 미칠 수 있음.

[neo]

Hacker News 의견

• DNA는 프로그래밍 구조를 가지고 있지 않지만, 신경망처럼 작동한다고 볼 수 있음. 유전자 조절 네트워크는 정보를 처리하는 상호 연결된 노드(유전자와 단백질)를 통해 서로의 활동에 영향을 미치는 신경망과 유사함.

  • 일부 단백질은 다른 유전자를 활성화하는 역할을 하며, 이들은 조절 네트워크에서 주요 역할을 하는 전사 인자임.
  • 전사 인자가 유전자의 프로모터 영역에 결합하여 다른 단백질의 생산을 시작하고, 이는 연쇄 반응을 일으킴.
  • 일부 전사 인자는 억제적임.

• mtDNA의 특이한 점은 두 개의 별개 유전자가 다른 독서 프레임을 사용하여 겹쳐 있다는 것임. 한 유전자의 끝이 다른 유전자의 시작과 같고, 이는 원형 미토콘드리아 게놈에서 이를 활용하도록 배열됨.

  • DNA 염색체는 주변 환경에 반응하여 형태 변화를 겪을 수 있으며, 이는 특정 독서 프레임이 전사될 가능성을 높이거나 낮출 수 있음.
  • 이러한 메커니즘이 신체의 "바닥 계획"에 걸쳐 유전적 표현을 변경하는 홈박스 유전자의 작동 방식에 관여하는지 궁금함.
  • 시스템 내에서 프로그래밍 "구조"를 식별할 수 있는 정도로, 전체적인 효과는 잡음과 출현 행동에 의해 지배되며, 시스템의 전반적인 모드는 "피드백 제어 루프"임.

• 창의성과 혁신 과정을 가르치는 강사로서, 자연을 관찰하여 얻은 발명품의 예를 학생들과 공유함 (예: 벨크로는 발명가의 개 털에 붙는 엉겅퀴를 관찰하여 나옴).

  • 컴퓨팅에 대한 발견이 자연, 특히 인간의 마음에서 어떻게 이루어지는지 관찰함으로써 이루어질 것이라고 생각함.
  • 이러한 발견은 컴퓨팅이 어떻게 개념화되는지 근본적으로 변화시킬 것임.

• 이 게시물은 게으른 것으로 보이지만, 어느 정도 흥미로운 논평을 낳았음. 소프트웨어 엔지니어링에 대한 더 많은 사람들의 인식 변화를 바람.

  • 관련 주제에 대한 읽을 만한 글이 있음.

• 계산생물학에 관심이 있는 사람에게 조지 처치의 강의가 매우 훌륭함.

  • 강의 설명: 복잡한 생물학적 네트워크에서 시퀀스, 구조, 기능 간의 관계와 정량적, 포괄적, 기능적 유전체학 분석의 현실적 모델링에 대한 진전을 평가함.
  • 연습은 알고리즘, 통계, 데이터베이스, 시뮬레이션 접근법을 포함하며 의학, 생명공학, 약물 발견, 유전 공학에 대한 실용적인 적용을 포함함.

• KMT2D 유전자는 다른 유전자의 발현을 조절하는 것으로 알려진 유전자 중 하나임. 이 유전자의 결함은 종종 카부키 증후군을 앓게 함.

  • Bert Hubert의 'DNA: The Code of Life (SHA2017)' 강연에서 IF-행동에 대한 예를 들었음.

• 유튜브의 Tim Blais가 A. Leigh의 연구를 기반으로 한 분자 기계에 대한 교육적이고 재미있는 노래를 만들었음. 전기화학적 "스위치"가 이진 상태를 인코딩하는 방식을 보여주는 애니메이션을 통해 원칙적으로 논리 게이트를 구축할 수 있음을 보여줌.

• DNA를 수백만 년에 걸친 프로그래밍과 같이 생각함. 연결된 일련의 잘 작동하지 않고 주석이 없으며 문서화되지 않은 코드로, 코드가 왜 그렇게 되었는지에 대한 이유는 시간이 지나면서 완전히 잊혀짐. 변경하는 것은 나쁘고, 특정 코드 덩어리가 특정 행동으로 이어지며, 코드를 더 많이 보면 볼수록 스파게티 코드처럼 보임을 알게 됨.

• 이 슬라이드 세트는 DNA 컴퓨팅에서 이루어진 일부 작업에 대한 좋은 개요를 제공함. 특히 DNA의 메커니즘을 사용하여 TSP(Traveling Salesman Problem)를 해결하는 것이 매우 흥미로움.

• 전사 활성화 인자(IF)는 유전자가 전사될 때 존재하며, 전사 억제 인자(WHILE)는 억제 인자가 존재하지 않을 때까지 유전자가 전사됨.

  • IF와 WHILE은 동등하며, WHILE은 IF의 일종의 대우임.
  • "억제 인자"가 존재하지 않을 때 전사를 유발한다는 것은 말이 되지 않으며, 억제 인자의 존재가 표현을 억제하기 때문에 "전사 억제 인자; 억제 인자가 존재할 때까지 유전자가 전사됨"이 더 타당함.