發(fā)布時間：2018-05-28 15:17

  本文選題：細胞信號系統(tǒng) + 基于規(guī)則建模�。� 參考：《吉林大學》2017年碩士論文

【摘要】：在現(xiàn)代生物學中生物組成鑒定的階段即將完成,在能夠獲得細胞內(nèi)清晰的組成物時如何能夠在更高的抽象層面上理解生理調(diào)控方式和信息傳導網(wǎng)絡的全面功能而不是單一基因水平便變得越來越重要。醫(yī)藥學因為需要了解疾病和開發(fā)治療方法的需求也增加了對特定生理過程理解的實際需求。這促使系統(tǒng)生物學領域需要創(chuàng)建一套可計算模型和方法來從系統(tǒng)上分析和了解細胞信號調(diào)節(jié)的機制和原理,其中包括細胞信號系統(tǒng)的行為是如何從其組成生物分子的物理相互作用中產(chǎn)生的,這些功能的基本設計原則和表示方法是什么以及這些交互作用是如何執(zhí)行信息處理和決策選擇功能的問題等。而通過計算機編程可計算的模型來模擬反應網(wǎng)絡的信號傳導過程是研究的主要方向。為了學習和理解細胞中決策與交互系統(tǒng)的進行過程,單靠純?nèi)肆Φ挠嬃可飳嶒炇遣磺袑嶋H的,需要抽象出計算模型去模擬這種復雜系統(tǒng)的行為,并通過結合各種各樣真實生物學實驗的觀察數(shù)據(jù),能夠提供一些重要的模擬數(shù)據(jù)進而產(chǎn)生新穎和有用的假設。但是當嘗試對細胞信號傳導網(wǎng)絡進行計算模型的構造時,都要面臨系統(tǒng)組合復雜性問題。這主要是由蛋白質信號分子之間復雜的多種組合和多重修飾引起的,并且這種分子組合衍生出的多種分子物種過程又會增加參與到信號傳導網(wǎng)絡中的化學反應數(shù)量,最終導致了系統(tǒng)的組合復雜性�；谝�(guī)則建模是解決上述組成復雜性難題的一種建模方法�；谝�(guī)則的模型通過僅定義大分子復合物內(nèi)的反應基序以及涉及到的那些基序的相互作用和修飾來代替手動列舉可能存在于系統(tǒng)內(nèi)的所有可能的物種和反應。規(guī)則具有與化學反應基本相同的形式,通過形成特定的反應類別提供了定義不同反應模板的功能�，F(xiàn)如今有多種不同的研究方法和軟件使用基于規(guī)則的建模方式完成了對一些被研究透徹的生物反應網(wǎng)絡建模過程,并且成立了不同語言構造的基于規(guī)則模型的。BioNetGen是一個用于構建和模擬基于規(guī)則的模型的開源軟件包。它已被用于模擬多種生物過程,包括細胞信號傳導,基因調(diào)節(jié)和代謝。模型是用人類可讀的,基于文本的建模語言BNGL編寫的。模型也可以導出為不同的格式,例如SBML和MATLAB語言。本文采用基于規(guī)則的方法對大腸桿菌內(nèi)乳糖操縱子的基因表達調(diào)控過程進行可計算模型的建模。在對其生理過程充分理解的基礎上,使用更精確的規(guī)則設計完成反應物質的定義與模擬正負反饋調(diào)控機制的進行,提供了在BioNetGen下計算模型表示程序的代碼設計,相應參數(shù)的使用以及反應物質濃度變化的曲線圖像。通過設計不用調(diào)控機制的單獨與混合模擬過程以及對大量對比實驗數(shù)據(jù)結果的分析,詳細闡述了如何采用以調(diào)控模塊為劃分的思想,逐步擴展對復雜反應網(wǎng)絡的規(guī)則表示。對比其他方法的建模結果,在使用更少的規(guī)則模式的同時得到了更明顯的實驗效果,展現(xiàn)了基于規(guī)則的建模方法在降低反應網(wǎng)絡系統(tǒng)復雜度上的有效性,同時也說明了擴展建模的可行性。
[Abstract]:In order to study and understand the mechanism and principle of cell signal regulation , it is necessary to establish a set of computational models and methods to simulate these complex systems .
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP399-C8;Q811.4

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本文編號：1947213