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曼维尔·加斯帕里安;阿诺特·范·梅塞姆;绍丹·饶

根据反应速率的实验数据对化学反应网络模型进行参数估计。 （英语） Zbl 1518.92062号

国际J.控制 96，第2号，392-407（2023）.
小结：为了对化学反应网络进行精确的数学建模，需要使用有用的技术从实验数据中估计其参数。在本文中，我们提出了一种新的基于反应速率时间序列实验数据的酶化学反应网络参数估计方法。其主要思想是利用参数Bézier曲线从现有的反应速率实验数据中检索物种浓度的时间序列数据。将最小二乘法应用于这些检索数据，以确定相应数学模型中参数的最佳拟合值。随后，我们在三个酶化学反应网络示例上证明了我们的参数估计方法的适用性，包括赖氨酸受体适应模型和蛋白激酶级联模型。我们还讨论了化学反应网络模型从反应速率的可识别性问题。

MSC公司：

92C40型 生物化学、分子生物学
92立方厘米 系统生物学、网络
93B30型 系统标识

关键词：

系统生物学;自下而上建模方法;系统标识;Bézier曲线;最小二乘法
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{M.Gasparyan}等人，国际期刊控制96，No.2，392--407（2023；Zbl 1518.92062）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Antoniewicz，M.R.，《代谢通量分析的方法和进展：迷你评论》，《工业微生物学和生物技术杂志》，42，3，317-325（2015）·数字对象标识码：10.1007/s10295-015-1585-x
[2] Antoniewicz，M.R.，癌症生物学家代谢通量分析指南，实验与分子医学，50，4，1-13（2018）·文件编号：10.1038/s12276-018-0060-y
[3] Arlot，S。；Celisse，A.，《模型选择交叉验证程序调查》，《统计调查》，第4期，第40-79页（2010年）·Zbl 1190.62080号 ·doi:10.1214/09-SS054
[4] 贝尔曼，R。；奥斯特罗姆，K.J.，《关于结构可识别性》，《数学生物科学》，第7期，第3-4期，第329-339页（1970年）·doi:10.1016/0025-5564（70）90132-X
[5] Bergmeir，C。；Benítez，J.M.，《关于使用交叉验证进行时间序列预测评估》，《信息科学》，191，3，192-213（2012）·doi:10.1016/j.ins.2011.12.028
[6] O·伯纳德。；Bastin，G.，《生物过程反应网络的识别：部分未知伪静态矩阵的测定》，生物过程与生物系统工程，27，5，293-301（2005）·文件编号：10.1007/s00449-005-0407-3
[7] Bernšteın，S.，概率计算的Weierstrass fodée博士，哈尔科夫数学学会通讯，13，1-2（1912）
[8] Berry，T.G。；Patterson，R.R.，Bézier控制点的唯一性，计算机辅助几何设计，14，9，877-879（1997）·Zbl 0897.65011号 ·doi:10.1016/S0167-8396（97）00016-2
[9] Bézier，P.E.，《UNISORF CAD系统的数学基础》（1986），巴特沃斯·海尼曼
[10] 贝齐尔，体育。；Sioussiou，S.，定义自由曲线和曲面的半自动系统，计算机辅助设计，15，2，65-72（1983）·doi:10.1016/0010-4485（83）90170-7
[11] 科贝利，C。；DiStefano，J.J.3rd，《参数和结构可识别性概念及模糊性：评论与分析》，《美国生理学杂志》。调节、综合和比较生理学，239，1，R7-R24（1980）·doi:10.1152/ajpregu.1980.239.1.R7
[12] Craciun，G。；Pantea，C.，化学反应网络的可识别性，《数学化学杂志》，44，1，244-259（2008）·Zbl 1145.92040号 ·数字对象标识代码：10.1007/s10910-007-9307-x
[13] E.J.克拉宾。；Schnell，S。；McSharry，P.E.，《推断复杂生化反应机制的数学和计算技术》，《生物物理和分子生物学进展》，86，1，77-112（2004）·doi:10.1016/j.pbiomolbio.2004.04.002
[14] 唐纳利，J.K。；Quon，D.，使用拟线性化和数据扰动识别常微分方程组中的参数，加拿大化学工程杂志，48，1，114-119（1970）·doi:10.1002/cjce.v48:1
[15] 爱德华兹·L·M。；Thiele，I.，《将系统生物学方法应用于极端环境中人类生理学的研究》，《极端生理学与医学》，2013年第2、1、8期·doi:10.1186/2046-7648-2-8
[16] Farin，G.，《计算机辅助几何设计的曲线和曲面：实用指南》（1993），学术出版社
[17] Farina，M.、Findeisen，R.、Bullinger，E.、Bittanti，S.、Allgower，F.和Wellstead，P.（2006）。生化反应网络可识别性的结果。第45届IEEE决策与控制会议记录（第2104-2109页）。电气和电子工程师协会。
[18] 弗雷德里克（Fröhlich，F.）。；Kaltenbacher，B。；Theis，F.J。；Hasenauer，J.，基因组规模生化反应网络的可缩放参数估计，PLOS计算生物学，13，1，e1005331（2017）·doi:10.1371/journal.pcbi.1005331
[19] Gasparyan，M。；Van Messem，A。；Rao，S.，生物化学反应网络模型还原的新技术，IFAC PapersOnLine，51，19，28-31（2018）·doi:10.1016/j.ifacol.2018.09.024
[20] Gasparyan，M。；Van Messem，A。；Rao，S.，《生化反应网络的自动模型简化方法》，《对称-巴塞尔》，12，8，1321（2020）·doi:10.3390/sym12081321
[21] 郭伟。；Sheng，J。；Feng，X.，\（####C\）-代谢通量分析：为生化生产揭开微生物代谢神秘面纱的准确方法，生物工程基础，3，1，3（2016）·doi:10.3390/生物工程3010003
[22] Hedengren，J.（2021）。动态参数估计和置信区间。MATLAB中央文件交换。2021年7月12日检索自https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/45496-dynamic-parameter-eestimation-and-confidence-interfaces
[23] 海伦特，L。；阿雷克斯，S。；Pfau，T。；门多萨，S.N。；A.Richelle。；Heinken，A。；哈拉尔德斯多蒂尔，H.S。；Wachowiak，J。；基廷，S.M。；弗拉索夫，V。；Magnusdóttir，S。；Ng，C.Y。；精度，G。；贾加尔，A。；Chan，S.H.J。；Aurich，M.K。；克兰西，C.M。；Modamio，J。；索尔斯，J.T。；Fleming，R.M.，《使用COBRA工具箱v.3.0创建和分析基于生化约束的模型》，《自然协议》，第14、3、639-702页（2019年）·文件编号：10.1038/s41596-018-0098-2
[24] Himmelblau，D.M。；Riggs，J.B.，《化学工程的基本原理和计算》（2012年），普伦蒂斯·霍尔出版社
[25] Hodges，A.和Chatelier，R.（2002年）。测量化学反应速率的电化学方法（美国专利6444115）。谷歌专利。
[26] Keizer，J。；Levine，L.，Ryanodine受体适应和（####）诱导的释放依赖性振荡，生物物理杂志，71，6，3477-3487（1996）·doi:10.1016/S0006-3495（96）79543-7
[27] Ljung，L.，《系统识别：用户理论》（1999），普伦蒂斯·霍尔
[28] Long，C.P。；Antoniewicz，M.R.，高分辨率代谢通量分析，自然协议，14，10，2856-2877（2019）·doi:10.1038/s41596-019-0204-0
[29] Loskot，P。；Atitey，K。；Mihaylova，L.，《生物化学反应网络中推断模型和方法的综合评述》，遗传学前沿，10，549（2019）·doi:10.3389/fgene.2019.00549
[30] 马利克·谢里夫，R.S。；格伦特，M。；Nguyen，T.V.N。；蒂瓦里，K。；罗伯茨，M.G。；泽维尔，A。；Vu，M.T。；Men，J。；梅尔，M。；卡纳那坦，S。；Fairbanks，E.L。；Meyer，J.P。；阿兰卡勒，C。；Varusai，T.M。；骑士-Schrijver，V。；李，L。；Dueñas-Roca，C。；达斯，G。；基廷，S.M。；Hermjakob，H.，《生物模型——生命科学中共享计算模型的15年》，核酸研究，48，D1，D407-D415（2020）·doi:10.1093/nar/gkz1055
[31] 新泽西州Markevich。；霍克，J.B。；Kholodenko，B.N.，蛋白质激酶级联中多位点磷酸化引起的信号开关和双稳态，《细胞生物学杂志》，164，3，353-359（2004）·doi:10.1083/jcb.200308060
[32] 梅格伦布林克，W。；Rossell，S。；Huynen，硕士。；R.A.Notebaart。；Marchiori，E.，使用最大网络灵活性范式估算代谢通量，PLOS ONE，10，10，e0139665（2015）·doi:10.1371/journal.pone.0139665
[33] 苗，H。；夏，X。；Perelson，A.S。；Wu，H.，关于非线性ODE模型的可识别性及其在病毒动力学中的应用，SIAM Review，53，1，3-39（2011）·Zbl 1215.34015号 ·doi:10.1137/090757009
[34] Mock，A。；Chiblak，S。；Herold-Monde，C.，《我们从关于胶质瘤干细胞的高通量和自上而下系统生物学分析中吸取的教训》，《当前药物设计》，20，1，66-72（2014）·doi:10.2174/138161282001140113124343
[35] Orth，J.D。；蒂勒，I。；Palsson，B.P.，什么是通量平衡分析？，《自然生物技术》，28，3，245-248（2010）·文件编号：10.1038/nbt.1614
[36] Prautzsch，H。；Boehm，W。；Paluszny，M.，Bézier和B样条技术（2002），施普林格出版社·Zbl 1033.65008号
[37] Rao，S。；van der Schaft，A。；van Eunen，K。；贝克，B.M。；Jayawardhana，B.，《生化反应网络的模型简化方法》，BMC系统生物学，8，1，52（2014）·doi:10.1186/1752-0509-8-52
[38] 罗斯，J。；施赖伯，I。；Vlad，M.O.，《复杂反应机制的测定：化学、生物和遗传网络分析》（2005），牛津大学出版社
[39] Sauer，U.，《运动中的代谢网络：基于通量分析》，分子系统生物学，2，1，62（2006）·doi:10.1038/msb4100109
[40] 斯帕克曼，O.D。；彭顿，Z。；Kitson，F.G.，《气相色谱和质谱：实用指南》（2011年），学术出版社
[41] 斯坦霍普，S。；鲁宾，J.E。；Swigon，D.，单轨道线性和线性内参数动力系统的可识别性，SIAM应用动力系统杂志，13，4，1792-1815（2014）·兹比尔1303.93066 ·数字对象标识代码：10.1137/130937913
[42] Stone，M.，统计预测的交叉验证选择和评估，《皇家统计学会期刊：B辑（方法学）》，36，2，111-147（1974）·Zbl 0308.62063号 ·doi:10.1111/j.2517-6161.1974.tb00994.x
[43] Waring，E.，关于插值的问题，伦敦皇家学会哲学学报，69，59-67（1779）·doi:10.1098/rstl.1779.0008
[44] Wiechart，W.，（####C）-代谢通量分析，代谢工程，3，3，195-206（2001）·doi:10.1006/mben.2001.0187
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