Kompaktní reprezentace biochemických procesů fotosyntézy

Mgr. Juraj Nižnan

Master's thesis

Compact representation of photosynthesis biochemical processes

Abstract:

Tradičné matematické modely fotosyntézy sú obvykle vyjadrené systémom chemických reakcií. Tento prístup vyžaduje, aby boli vymenované všetky možné kombinácie stavov modelovaných druhov. To vedie ku kombinatorickej explózii v počte reakcií aj napriek tomu, že štruktúra modelu sa dá zvyčajne vyjadriť kompaktnejšie. Skúmame využitie modelovania založeného na pravidlách, ktoré je zamerané na riešenie takýchto typov problémov. Demonštrujeme to tak, že do tejto formy preložíme skupinu vybraných modelov fotosyntézy. Definujeme niekoľko syntaktických operácií a použijeme ich na automatické zmenšenie veľkosti týchto modelov. Výsledkom tohto zmenšenia sú modely založené na pravidlách, ktoré sú kompaktnejšie a ľahšie rozšíriteľné ako pôvodné modely.

Abstract:

Traditional mathematical models of photosynthesis usually use systems of chemical reactions. This approach requires the modeller to enumerate all the possible state combinations of the modelled species. This leads to combinatorial explosion in the number of reactions although the structure of the model could be expressed more compactly. We explore the use of rule-based modelling which is designed to tackle these kinds of problems and demonstrate it by translating a group of existing models of photosynthesis to the rule-based paradigm. We define a series of syntactic operations and apply them to the translated models to automatically reduce them. The result of these reductions are rule-based models that are more compact and easily extensible than the original models.

Keywords

Photosynthesis, Photosystem II, rule-based modelling, Kappa, BioNetGen, BNGL, model reduction, syntactic operations

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 5. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 23. 6. 2014
• Supervisor: RNDr. David Šafránek, Ph.D.
• Reader: Mgr. Matej Klement

Masaryk University

Faculty of Informatics

Master programme / field:
Applied Informatics / Bioinformatics