Математическое моделирование и компьютерный анализ генных сетей

Математическое моделирование и компьютерный анализ генных сетей

Автор: Лихошвай, Виталий Александрович

Шифр специальности: 03.00.28

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2008

Место защиты: Новосибирск

Количество страниц: 364 с. ил.

Артикул: 4264638

Автор: Лихошвай, Виталий Александрович

Стоимость: 250 руб.

Введение
1. Краткая характеристика генных сетей как объектов теоретического анализа
2. Методы моделирования молекулярногенетических систем
3.1 одходь к моделированию элементарных подсистем
3.1. Химикокинетический подход.
3.2. Стационарный химикокинетический подход
3.3. Метод Обобщенных функций Хилла
4. МСто1с1сг компьютерная система для разработки генетического конструктора, моделирования и анализа природных и искусственных генных сетей
4.1. Требования к МОБтобеПег
4.2. Краткое описание компьютерной системы Мто1ссг
4.2.1. Моделирование элементарных подсистем в Мтсч1сег
4.2.2. Формализация моделей генных сетей в МСБтосссг
4.2.3. Конструирование моделей генных сетей в МОвтойсИсг
4.3. Расчет динамики моделей генных сетей
4.4. Связь с другими компьютерными средствами
5. Моделирование и компьютерный анализ генных сетей
5.1. Виртуальный генетический конструктор компьютерный ресурс для моделирования сложных биологических систем и процессов
5.1.1. Ваза моделей элементарных подсистем прокариот
5.1.1.1. Модели генетических элементов
Подсистема элонгации и термннацмм репликации
Подсистема элонгации и встречной термииации транскрипции Подсистема сулсрспирализации ДНК
Подсистема деградации ДК
Подсистема элонгации трансляции мР К
Подсистема инициации трансляции и деградации мРНК Подсистема терминации трансляции
Универсальный промотор
Подсистема инициации транскрипции с промоторов Р,го и Р,
фага
Регуляция экспрессии гена ругС в клетке К. со
Регуляция экспрессии оперона суоАВСОЕ
Регуляция экспрессии оперона суЛАВ
5.1. .2. База моделей нсгснетичсских элементов прокариот Подсистемы мулыимеризацин и деградации белков
Подсистемы ферментативных реакций прокариот
Модель функционирования фермента
адскилосукцинатсиктстазы
Модель реакции, катализируемой триптофанчувствитсльной 3деоксисарбиюгстулосоат7фосфатсиитетазой
Модель регуляции активноси ад сн и нфосфорибозиятрансфсразы
5.1.2 Заключение к разделу 5.1 III
5.2. Моделирование онтоснсза бактериофага А
5.2.1.Краткая характеристика внутриклеточною цикла развития фага А
5.2.2. Модель онтогенеза фага А
5.2.3. Численное моделирование онтогенеза фага А и его мутантов
5.2.3.1. Анализ численного моделирования репликации ДНК фага А
5.2.3.2. Анализ результатов численного моделирования функционирования мутантов по нам и Сго.
Анализ Ымугантов
Сгомутанты
5.2.3.3. Анализ результатов расчета лизогснного и литическою режимов развития фага А в клет ке Е.соЧ
5.2.3.4. Анализ результатов численного моделирования размножения гибридов фага А
5.2.4. Заключение к разделу 5.2
5.3. Генетический конструктор как основа для моделирования искусственных генетических систем
5.3.1. Моделирование рспрсссилятора КловицаЛснблсра
5.3.1.1. Описание модели рспрсссилятора
5.3.1.2.1араметрм модели репрессиляюра
5.3.1.3. Компьютерный анализ модели рспрсссилятора
5.3.2. Заключение к разделу 5.3
5.4. Моделирование и компьютерный анализ генной сети, контролирующей
5.4.1. Ваза моделей элементарных подсистем генной сети, контролирующей гомеостаз внутриклеточного холестерина
5.4.1.1. Модели протока низкомолскулярных веществ через систему внутриклеточного синтеза холестерина
5.4.1.2. Модели ферментативных реакций метаболического пути синтеза холестерина в клетке
5.4.1.2.1. Матсматичссхая модель регуляции актизност и премил грансферазы
5.4.1.3. Регуляция транспорта КГВР из эндоллазматичсского ретикуллума в аппарат Гольджи и дальнейшая транспортировка активных транскрипционных факторов в ядро
5.4.1.4. Регуляция факторами . транскрипции генов, продукты которых участвуют в поддержании гомеостаза холестерина в клетке
5.4.1.5. Созревание и трансляция мР К
5.4.1.6. Поступление и утилизация лнпопротсинов низкой плотности ЛИП в плазме крови
5.4.1.7. Рсцснторопосрсдованный эндоцигоз частиц ЛНП и дальнейшая их деградация в лизосомах клетки
5.4.1.8. Депонирование холестерина в клетке
5.4.1.9. Модуляция активности НМОСоА рсдуктазы
5.4.1 Холсстсринчуствитслыгая регуляция деградации
1 ШОСоА реду ктазы
5.4.1 Утилизация и деградация высокомолекулярных веществ
5.4.2. Адаптация параметров модели генной сети, контролирующей гомеостаз холестерина
5.4.3. Моделирование влияния мутаций в гене рецептора ЛНП на равновесные и динамические характеристики генной сети гомеостаза внутриклеточного холестерина
5.4.4. Анализ мутационного портрета генной сети, контролирующей гомеостаз холестерина в клетке
5.4.5.Моделирование эволюции генной сети, контролирующей гомеостаз
5.4.5.1. Процедура имитации эволюции
5.4.5.2. Моделирование эволюции генной сети при переходе из нормальной среды в среду с низким уровнем поступления экзогенного холестерина
5.4.5.3. Моделирование скрещиваний особей, имеющих диплоидные генные сети, адаптированные к различным средам
5.4.6. Заключение к разделу 5.4
5.5. Математическая модель и компьютерный анализ распределения ауксина вдоль центральной оси корня
5.5.1. Описание Iмодели
5.5.3. Качественное соответствие стационарного решения экспериментальным данным
5.6.4. Множественность стационарных распределений
5.5.4.1. Анализ чувствительности позиции максимума концентрации ауксина в кончике корня от длины корня
5.3.4.2. Чувствительность стационарных распределений к флуктуациям концентраций ауксина в клетках
5.5.4.3. Формирование внутренних пиков в 0. , распределении
5.5.4.4. Влияние флуктуаций на распределение ауксина, изученное при других наборах параметров 8 5.5.4.5.Чувствительность модели к варьированию параметров
5.3.4.6. Влияние интенсивности потока ауксина из побега в корень на распределение ауксина
5.5.4.7. Влияние коэффициентов скорости активного транспорта на распределение ауксина в корне
5.5.4.8. Влияние степени нелинейности механизма активного транспорта на поведение 1 модели
5.5.5. Заключение к разделу 5.5
5.6. Модель простейшей самовоспроизводящсйся молекулярногенетической системы
5.6.1. Описание модели простейшей самовоспроизводящсйся системы
5.6.1.1. Одиночный цикл развития
5.7.1.2. Мутационный процесс
5.7.1.3. Эволюционный процесс
5.6.1.4. Флуктуации
5.6.2. Эволюционный дрейф простейшей самовоспроизводящейся системы
5.6.3. Влияние флуктуаций
5.6.4. Биологическая интерпретация результатов
6. Вопросы теории генных сетей
6.1. Описание гипотетических генетических элементов
6.2. Гри иерархических уровня строения гипотетических генных сетей 8 6.3.ять классов I
6.4.рсдельныс теоремы в теории моделирования генных сетей
6.4.1. Первая предельная теорема случай необратимых микростадий
6.2.2. Вторая и третья предельные теоремы случай обратимости микростадий и спонтанная термпнацпя
6.2.3. Четвертая предельная теорема
6.5. Модели циклических iviiix сетей
6.5.1. Модель авторспрсссирующсгося генетического элемента
6.5.2. Модели циклических генных сетей при I
6.5.2.1. Случай бесконечного значения параметра у
6.5.2.2. Случай конечного значения параметра у
6.5.2.3.0 существовании в циклических ГГС частично симметричных циклов
6.6. Гипотетические генные сети с произвольными структурными рафами
6.6.1. Критерии числа стационаров и циклов для ГГС класса
6.6.2. Критерий числа устойчивых стационаров для кГГС классов
6.6.3. Критерий числа устойчивых стационаров для кГГС смешанного
6.6.4. п.ккри тсрий количества стационаров.
6.6 5. п.ккритернй количества циклов.
6.6.6.Гипотсчы. описывающие циклы и точки покоя модели М1п,к
6.7. Дискретные модели генных сетей
6.7.1.Определение генетического автомата на двудольном орграфе
6.7.2. Сведение задачи поиска неподвижных точек генетических автоматов к проблеме поиска убаз ориентированных графов
6.7.3. Исследование неподвижных точек и цикловашавтоматов
6.7.4. Неподвижные точки аддитивного и МУЛЬТИПЛИКАТИВНОГО автоматов на
6.7.5. Циклы аддитивного автомата на
6.7.6. Неподвижные точки ашавтоматов
6.7.7. Алгоритм поиска неподвижной точки ашавгомата
6.8. Заключение к главе 6
Заключение
Выводы
Список литературы


МГС характеризуется крайне озракиченным экспериментальным материалом о закономерностях функционирования МГС. В связи с этим математические модели описывали гишлетическне конструкции и механизмы, изучая которые исследователи пытались понять возможные закономерности функционирования генетических систем. Ранние работы заложили важный методический фундамент для дальнейшего развития области математического моделирования генетических систем. Следующий этап середина х конец х гг. МГС связан с повышением уровня экспериментальной изученности динамики функционирования ряда генетических систем. Это позволило приступить к разработке математических моделей, воспроизводящих экспериментально полученные количеавенные характеристики генетических систем. Новый период иогребовал разработки новых методов моделирования. Возникли новые подходы, в которых объединялись непрерывные, дискретные и стохастические элементы моделирования. Одновременно проводились теоретические исследования, которые углубляли понимание закономерностей функционирования генных сетей и их эволюции Ратнср, Куличков, , Ратиер, 1 Намни. Ь.с, Эйген, Шустер, , . Однако в целом математическое моделирование как теоретическое направление остается качественным методом анализа генных сетей. МГС оказались намного сложнее, чем это казалось на рубеже х гг. Современный этап развита облает математического моделирования генных сетей характери зуется тем, что в науке произошло два знаменательных события I революция в области вычислительной техники, которая привела к многократному увеличению мощностей компьютеров и развитию качественно новых вычислительных алгоритмов и методов параллельные вычисления и т. Последовавшая за этим революция в экспсримснгальных технологиях ii i i привела к накоплению огромных объемов информации о динамике изменения эффективности экспрессии различных генов клетки i. В настоящее время, происходит стремительное накопление экспериментальных данных по различным аспектам организации и функционирования МГС человека, животных, растений, микроорганизмов. Эта информация накапливается в большом количестве баз данных но системной биологии. Ниже приводятся некоторые из них. Iiv i . Iii. I i i iiI. I ii iiii . I i i i . Базы данных по ферментам, ннзкомолекулярным веществам и реакциям I ii i . I i I . I i i. VvI. II ii ii. I i i . I i Ii . I ii i v. I . X vi v. X ii . В результате сформировалась новая междисциплинарная наука системная биология. Математическая биология вошла в нее как составная часть и по праву заняла в ней достойное положение. Масштаб задач, стоящих перед системной биологией, в настоящее время вырос на порядки. Па современном этане акцент уже делается на комплексное, системное исследование МГС целых клеток и организмов. На повестку дня ставятся такие масштабные проблемы, как структурнофункциональная реконструкция генных сетей по первичной структуре геномов и разработка электронных клеток молекулярнобиологических лабораюрий i ii. Важное слово в решении данных проблем должны сказать методы математического моделирования. Математическое моделирование, язык математики является практически безальтернативной платформой, на базе которой возможно объединение колоссального багажа биологических знаний, проведения их осмысления, систематизации и получения на их основе новых фундаментальных и прикладных знаний и выработки стратегии дальнейших экспериментов. Булевы i. Булевы сети vi . Байесовские сети i . Байесовские сети . Петри . Петри , , I, гибридные сети Петри а. Петри i . Лихошвай п др i Ратушный и др. Ьеренцааяьных уравнений а частных производных модели пространственно распределенных систем i, i, , , i, i, i, , i, . Viiv, I. Подробное описание перечисленных выше методой и их применение к изучению молекулирногенеических, биохимических и регуляторных систем и процессов представлено в обзорах , i. Ратушный и др. Эти методы создают теоретический и вычислительный базис для решения задач, стоящих перед системной биологией на современном этапе. Молекулярногенетический сервер v.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.190, запросов: 145