本文選題：細(xì)胞信號(hào)系統(tǒng) + 基于規(guī)則建模��； 參考：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在現(xiàn)代生物學(xué)中生物組成鑒定的階段即將完成,在能夠獲得細(xì)胞內(nèi)清晰的組成物時(shí)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(dǎo)網(wǎng)絡(luò)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(xué)因?yàn)樾枰私饧膊『烷_發(fā)治療方法的需求也增加了對(duì)特定生理過程理解的實(shí)際需求。這促使系統(tǒng)生物學(xué)領(lǐng)域需要?jiǎng)?chuàng)建一套可計(jì)算模型和方法來從系統(tǒng)上分析和了解細(xì)胞信號(hào)調(diào)節(jié)的機(jī)制和原理,其中包括細(xì)胞信號(hào)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(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)編程可計(jì)算的模型來模擬反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)傳導(dǎo)過程是研究的主要方向。為了學(xué)習(xí)和理解細(xì)胞中決策與交互系統(tǒng)的進(jìn)行過程,單靠純?nèi)肆Φ挠?jì)量生物實(shí)驗(yàn)是不切實(shí)際的,需要抽象出計(jì)算模型去模擬這種復(fù)雜系統(tǒng)的行為,并通過結(jié)合各種各樣真實(shí)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的觀察數(shù)據(jù),能夠提供一些重要的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)而產(chǎn)生新穎和有用的假設(shè)。但是當(dāng)嘗試對(duì)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算模型的構(gòu)造時(shí),都要面臨系統(tǒng)組合復(fù)雜性問題。這主要是由蛋白質(zhì)信號(hào)分子之間復(fù)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(huì)增加參與到信號(hào)傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中的化學(xué)反應(yīng)數(shù)量,最終導(dǎo)致了系統(tǒng)的組合復(fù)雜性�；谝�(guī)則建模是解決上述組成復(fù)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(fù)合物內(nèi)的反應(yīng)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(dòng)列舉可能存在于系統(tǒng)內(nèi)的所有可能的物種和反應(yīng)。規(guī)則具有與化學(xué)反應(yīng)基本相同的形式,通過形成特定的反應(yīng)類別提供了定義不同反應(yīng)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(duì)一些被研究透徹的生物反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)建模過程,并且成立了不同語言構(gòu)造的基于規(guī)則模型的。BioNetGen是一個(gè)用于構(gòu)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(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo),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(dǎo)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(duì)大腸桿菌內(nèi)乳糖操縱子的基因表達(dá)調(diào)控過程進(jìn)行可計(jì)算模型的建模。在對(duì)其生理過程充分理解的基礎(chǔ)上,使用更精確的規(guī)則設(shè)計(jì)完成反應(yīng)物質(zhì)的定義與模擬正負(fù)反饋調(diào)控機(jī)制的進(jìn)行,提供了在BioNetGen下計(jì)算模型表示程序的代碼設(shè)計(jì),相應(yīng)參數(shù)的使用以及反應(yīng)物質(zhì)濃度變化的曲線圖像。通過設(shè)計(jì)不用調(diào)控機(jī)制的單獨(dú)與混合模擬過程以及對(duì)大量對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果的分析,詳細(xì)闡述了如何采用以調(diào)控模塊為劃分的思想,逐步擴(kuò)展對(duì)復(fù)雜反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)則表示。對(duì)比其他方法的建模結(jié)果,在使用更少的規(guī)則模式的同時(shí)得到了更明顯的實(shí)驗(yàn)效果,展現(xiàn)了基于規(guī)則的建模方法在降低反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)復(fù)雜度上的有效性,同時(shí)也說明了擴(kuò)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(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP399-C8;Q811.4

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 陸立力;系統(tǒng)生物學(xué)的若干最優(yōu)控制問題及其應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 孟祥豐;基于規(guī)則的細(xì)胞信號(hào)系統(tǒng)建模[D];吉林大學(xué);2017年

2 李錚;色氨酸和乳糖操縱子表達(dá)調(diào)控的數(shù)學(xué)描述與分析[D];大連理工大學(xué);2006年

，

本文編號(hào)：1947213