×

同位素非稳态13C标记实验中级联线性动力学系统的结构可识别性分析。 (英语) Zbl 1392.92028号

摘要:同位素非稳态13C标记实验作为一种新兴的实验技术,可以估计细胞培养物在同位素瞬态期间的细胞内通量。然而,据我们所知,文献中没有很好地解决非稳态同位素实验的结构可识别性分析问题。本文基于泰勒级数方法对非平稳累积量平衡方程进行了局部结构可识别性分析。以测量分数对自由参数的有限扩展时间导数的雅可比矩阵的数值秩为准则。结果表明,仅需一个时间点即可实现非平稳同位素实验级联线性动力学系统的结构可识别性分析。本文阐明了级联线性动态系统的局部结构可辨识性与非线性最小二乘问题的局部最优条件之间的等价性,从而可以确定代谢网络的最优测量集。通过两个模拟代谢网络证明了该方法的实用性。

MSC公司:

92立方厘米 系统生物学、网络
41A58型 级数展开(例如泰勒级数、利德斯通级数,但不是傅里叶级数)
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 斯蒂芬诺普洛斯,G。;阿里斯蒂杜,A。;Nielsen,J.,《代谢工程:原理和方法》,(1998年),圣地亚哥学术出版社
[2] 威切,W。;Möllney先生。;Isermann,N.,代谢网络中的双向反应步骤:iii.同位素标记系统的显式求解和分析,生物技术。生物工程。,66, 69-85, (1999)
[3] Künnecke,B。;Cerdan,S。;Seelig,J.,13c核磁共振波谱检测的大鼠脑内[1,2-13c2]葡萄糖和[u-13c4]-羟基丁酸的脑代谢,nmr生物医学。,6, 264-277, (1993)
[4] 南辰,A。;Fuhrer,T。;Sauer,U.,《从13c实验和气相色谱-质谱数据测定代谢通量比》,《分子生物学方法》。,358, 177-197, (2007)
[5] Sriram,G。;Shanks,J.,《使用碳键标记实验改进代谢通量分析:键合体平衡和布尔函数映射》,Metab。工程,6,116-132,(2004)
[6] Antoniewicz,M。;Kelleher,J.K。;Stephanopulos,G.,《基本代谢单位(emu):同位素分布建模的新框架》,Metab。工程师,9,68-86,(2007)
[7] Zamboni,N。;Fischer,E。;Sauer,U.,Fiatflux——13c-葡萄糖实验代谢通量分析软件,BMC Bioinf。,6, 209-216, (2005)
[8] 奎克,L。;Wittmann,C。;尼尔森公司。;Krömer,J.,《Openflux:基于13c的代谢通量分析的高效建模软件》,Microb。单元格事实。,8, 1-15, (2009)
[9] Weitzel,M。;Noh,K。;Dalman,T。;尼登福尔,S。;斯图特,B。;Wiechart,W.,13c-代谢通量分析的13cflux2高性能软件套件,生物信息学,29,143-145,(2013)
[10] Shupletsov,M.S。;L.I.Golubeva。;Rubina1,S.S。;波德维亚兹尼科夫,D.A。;岩手1,S。;Mashko,S.V.,Openflux2:13c-mfa建模软件包,调整用于单一和平行标记实验的综合分析,Microb。单元格事实。,2014年1月13日至25日
[11] Nöh,K。;Wahl,A。;Wiechart,W.,代谢稳态条件下同位素不稳定13c标记实验的计算工具,Metab。工程师,8554-577,(2006)·Zbl 1170.92303号
[12] Nöh,K。;葛兰克,K。;罗,B。;Takors,R。;奥尔迪格斯,M。;Wiechart,W.,《超短时间尺度下的代谢通量分析:同位素非稳态13c标记实验》,《生物技术杂志》。,129, 249-267, (2007)
[13] Young,J。;Walther,J。;Antoniewicz,M。;Yoo,H。;Stephanopulos,G.,基于基本代谢物单元(emu)的同位素非稳态通量分析方法,生物技术。生物工程。,99, 686-699, (2008)
[14] Young,J.,Inca:同位素非稳态代谢通量分析的计算平台,生物信息学,301333-1335,(2014)
[15] Isermann,N。;Wiechart,W.,《代谢同位素标记系统》。第二部分:结构通量可识别性分析,数学。生物科学。,183175-214,(2003年)·Zbl 1049.92017年9月
[16] Rantanen,A。;Mielikainen,T。;鲁苏,J。;Maaheimo,H。;Ukkonen,E.,规划同位素分布的最佳测量以估算代谢通量,生物信息学,221198-1206,(2006)
[17] Chang,Y。;萨瑟斯,P.F。;Maranas,C.D.,《代谢通量分析实验中完整通量解释的最佳测量集识别》,生物技术。生物工程。,100, 1039-1049, (2008)
[18] Nöh,K。;Wiechart,W.,同位素不稳定13c标记实验的实验设计原则,生物技术。生物工程。,94, 235-251, (2005)
[19] Donaldson,J.R。;Schnabel,R.,非线性最小二乘置信区间和置信区间的计算经验,技术计量学,29,67-82,(1987)·兹比尔0611.62034
[20] Antoniewicz,M.R。;Kelleher,J.K。;Stephanopulos,G.,《通过稳定同位素测量估算的代谢通量置信区间的测定》,Metab。工程,8,324-337,(2006)
[21] Pohjanpalo,H.,基于解的幂级数展开的系统可识别性,数学。生物科学。,41, 21-33, (1978) ·兹伯利0339.2008
[22] 沃尔特·E。;Pronzato,L.,关于非线性参数模型的可识别性和可区分性,数学。计算。模拟。,42, 125-134, (1996) ·Zbl 0862.62056号
[23] 威切,W。;Wurzel,M.,《代谢同位素标记系统第一部分:全球动力学行为》,数学。生物科学。,169, 173-205, (2001) ·2013年9月9日Zbl
[24] Rugh,W.J.,线性系统理论,(1996),普伦蒂斯·霍尔公司·兹比尔0892.93002
[25] Holoborodko,P.,《MATLAB多精度计算工具箱》,(2015),Advanpix LLC。
[26] 马格纳斯,J。;Neudecker,H.,矩阵微分学在统计学和计量经济学中的应用,(1998),威利·奇切斯特
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。