Динамика экспрессии генов сегментации у дрозофилы

• Автор: Самсонова, Мария Георгиевна
• Шифр специальности: 03.00.28
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 169 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Современные представления о детерминации сегментов у Дюзофилы. Обзор литературы.

1.1 Эмбриогенез дрозофилы.

1.2 Сеть гонов сегментации

1.3 Об использовании мутантов для анализа регуляторных взаимодействий

2 Материал и методы

2.1 Материал

2.2 Методы обработки цифровых изображений .

2.3 Извлечение характерных признаков из одномерных картин экспрессии

2.3.1 Онлайновая аппроксимация

2.3.2 Быстрое избыточное двоичное вейвлетпреобразование
2.4 Обобщение метода БУМ на случай регрессионного оценивания .
2.5 Метод генных сетей.
2.5.1 Базовая концепция модели
2.5.2 Уравнения модели
2.5.3 Оптимизация параллельным численным отжигом Лама .
2.5.4 Биологический анализ генных сетей .
2.6 Базы данных.
2.6.1 Реляционная модель данных и реляционные СУБД
2.6.2 Информационные технологии создания интерфейсов
3 Метод получения количественных данных по экспрессии генов сегментации
3.1 Сегментация изображений.
3.1.1 Приведение изображений в стандартную ориентацию
3.1.2 Построение гладкой маски эмбриона.
3.1.3 Получение количественных данных.
3.2 Удаление фонового сигнала
3.2.1 Определение неэксирессирующих областей.
3.2.2 Выделение опорных точек
3.2.3 Аппроксимация фонового сигнала.
3.2.4 Удаление фона
3.2.5 Особые случаи
3.2.6 Оценка точности метода.
3.3 Определение возраста эмбриона.
3.3.1 Формирование обучающей выборки эмбрионов.
3.3.2 Предсказание возраста эмбрионов
3.4 Регистрация картин экспрессии генов у эмбрионов.
3.4.1 Аффинное преобразование
3.4.2 Оценка точности метода регистрации.
3.5 Конструирование интегрированных картин экспрессии генов сегментации .
4 Динамическая природа позиционной информации
4.1 Концепция позиционной информации.
4.2 Градиенты морфогеиов.
4.3 Модель французского флага.
4.4 Сдвиги областей экспрессии генов сегментации
4.5 Динамическая позиционная информация.
5 Регуляторные взаимодействия в сети генов
5.1 Анализ регуляторных механизмов, контролирующих экспрессию генов
5.1.1 I ii реконструкция сети генов .
5.2 Анализ полученных генных сетей
5.2.1 Анализ коэффициентов матрицы регуляторных взаимодействий
5.2.2 Графический анализ регуляции в системе генов .
5.2.3 Пять базовых регуляторных механизмов позиционирования
областей экспрессии генов .
5.3 Механизм сдвига границ областей экспрессии генов I
6 Создание атласа экспрессии генов сегментации во времени и пространстве
6.1 Модель данных.
6.2 Архитектура системы.
.2.1 vсерверы приложений
6.2.2 Визуализация количественных и преобразованных данных .
6.2.3 Визуализация динамики экспрессии генов
6.3 Объем данных.
6.4 Вебинтерфейс
6.5 Практическое использование x.
7 Заключение. Анализ ранее разработанных и новых методов и моделей
7.1 Методы получения количественных данных из изображений
7.2 Количественные данные но экспрессии генов сегментации
7.3 Математические модели детерминации сегментов и процесса сегментации .
7.3.1 Модели реакциидиффузии, скованные на модели
Тьюринга
7.3.2 Модели реакциидиффузии Мейнхардта
7.3.3 Модели генных сетей.
7.3.4 Предыдущие исследования, использовавшие метод генных сетей
7.3.5 Представление о системе генов как о динамической системе
7.3.6 Пределы применимости модели.
Выводы
Список литературы


I за лучший доклад на конференции, i, , , , i, i, i i i i i , приглашенный доклад, i, , и т. С использованием материалов диссертации автором сделано 2 приглашенных доклада в i , и гг. Московском семинаре по биоинформатике , приглашенные доклады в г. i , i ivi и в iii , ivi , приглашенные доклады в г. ii Ii i I, , приглашенный доклад в . iii ii ii i i, I ivi, , а также 2 приглашенных лекции на i ii iii. Также сделаны 3 приглашенных доклада на семинарах 3 i Ii ii i i i i 1 Iiv iii Vi , i 1, Ii Ii i i iv и многих других семинарах. Сделан также доклад на семинаре, организованном фирмой i, Современные конфокальные микроскопы фирмы i и их применение в биологии СанктПетербург,. Кроме того результаты работы обсуждались на СанктПетербургском семинаре но компьютерной биологии, на семинарах кафедр эмбриологии и генетики СанктПетербургского государственного университета и были включены в лекцию на Международной школесеминаре Эволюции, системная биология и суиеркомиыотерные вычисления в биоинформатикев г. Новосибирск, Россия. Публикации. По материалам диссертации опубликовано научных работ все в соавторстве, в том числе статьи в реферируемых научных журналах. Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и библиографии 9 наименований. Ее полный объем составляет 5 страниц, количество рисунков . Благодарности. Эту работу я посвящаю моим родителям. Я благодарю Александра Самсонова за постоянную помощь, поддержку и ободрение. Я глубоко благодарна моему учителю Сергею Георгиевичу ИнгеВечтомову, который на протяжении многих лет помогай мне советами, обратил мое внимание на новый раздел молекулярной биологии биоинформатику и оказал мне неоценимую помощь при написании данной работы. Я очень благодарна Анастасии Самсоновой и всем моим коллегам из отдела компьютерной биологии Центра перспективных исследований СПбГПУ, без которых эта работа не могла бы быть закончена. Моя особая признательность Константину Николаевичу Козлову и Светлане Юрьевне Сурковой за большую помощь в оформлении работы. Особая признательность моему постоянному соавтору Джону Райнину, который привлек мое внимание к новейшим проблемам молекулярной биологии развития. Современные представления о детерминации сегментов у дрозофилы. Обзор литературы. В этом разделе будет дан краткий обзор основных стадий эмбриогенеза дрозофилы i, , причем основное внимание уделено стадиях , . Более подробное описание эмбриогенеза дрозофилы, а также основных экспериментальных методов, используемых для изучения этого объекта, можно найти в , . Эмбриогенез дрозофилы, начиная с откладки яйца и кончая началом первой личиночной стадии, занимает часа развития. Яйцо и ранний эмбрион i имеют приблизительно эллипсоидную форму, причем главная ось такого эллипсоида совпадает с антериопостериорной переднезадней, АР осью эмбриона и имеет длину 0 мкм, а малая, спиннобрюшная или дорсовентральная V ось 1 мкм 1. После откладки яйца, эмбрион претерпевает быстрых митотических делений, причем ядра делятся практически синхронно. Сильная реорганизация эмбриональных тканей начинается во время гаструлиции, в ходе которой происходит инвагинация будущих клеток мезодермы и эндодермы и образование трех зачаточных слоев эмбриона.