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在计算生物学模型中集成Petri网和流量平衡方法:一种方法论和计算实践。 (英语) Zbl 1444.92035号

摘要:计算生物学是一个快速发展的领域,它通过不同的数据驱动方法以及在广泛的生物学领域中的发现和应用而得到丰富。这些方法的基础是用于描述生物过程微观(例如生化反应)、介观(组织层面的信号传递效应)和宏观(生理和病理效应)不同状态的数学和计算模型。在本文中,我们讨论了将两类强大的方法学结合起来的问题:通量平衡分析(FBA)方法,它正在生物技术和医学领域产生一场革命;Petri网(PN),它允许系统泛化,并且是各种数学处理的核心,例如常微分方程(ODE)正在研究的生物系统规范。虽然前者仅限于建模代谢网络,即不考虑间歇性动态信号事件,但后者因需要大量代谢数据而受到阻碍。本文给出的第一个结果是识别PN和FBA方法之间的三种串扰类型及其对可用数据的依赖性。我们以胰腺癌模型的分析为例来说明我们的见解。我们讨论了我们的推理框架如何为调控、信号传递和代谢网络的集成提供基于生物和数学的决策设置,并大大提高模型的可解释性和可重用性。我们讨论了如何调整PN和FBA模型的参数并将其组合在一起,以突出执行此任务所需的计算工作量。最后,我们对这一新的有前景的研究方向进行了推测和建议。

MSC公司:

92立方厘米 系统生物学、网络
68问题85 并发和分布式计算的模型和方法(进程代数、互模拟、转换网等)
92-08 生物学问题的计算方法
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全文: 内政部