Efektivní analýza boolovských sítí s neurčitostí parametrů

Bc. Juraj Kolčák

Master's thesis

Efficient Analysis of Boolean Networks under Parameter Uncertainty

Abstract:

Modelování buněčných regulačních procesů je v rámci systémové biologie důležité nicméně mnohdy velice náročné jelikož informace o jednotlivých interakcích na molekulární úrovni jsou málokdy dostupné. I proto pracujeme s jenom částečně specifikovanými modely - parametrizovanými booleovskými sítěmi, kde je neznalost reprezentována kombinacemi hodnot parametrů - parametrizacemi. Parametrizované modely běžně podléhají kombinatorické explozi parametrického prostoru. V práci na tento problém reagujeme představením nové efektivní metody kódování parametrů, kterou následně aplikujeme při řešení problému hledání atraktorů. Nabízíme diskuzi o tomto známém problému, který však nikdy nebyl aplikován na parametrizované modely a rozšiřujeme metodu identifikace atraktorů nedávno představenou pro booleovské sítě na parametrizovanou verzi.

Abstract:

Modelling of cellular regulatory processes is central, but often very difficult task of systems biology as information about individual molecular interactions is rarely available. We therefore work with partially specified models -- parametrised Boolean networks, where the unknown is represented by multiple different value assignments to model parameters -- parametrisations. Parametrised models generally suffer from combinatorial explosion of parameter space. We address this issue by introducing new method of efficiently encoding the parametrisations and apply this method to identification of attractors of the parametrised models. The problem of attractor identification is well-known, however, largely unexplored for parametrised models. We provide reasoning about attractors and their identification in parametrised setting. Finally an extension of an attractor identification method based on Petri net unfolding recently introduced for Boolean networks is proposed for the parametrised models.

Keywords

booleovské sítě, rozvinutí Petriho sítí, souběžnost, parametrizované modely, atraktory, biologické sítě Boolean networks, Petri net unfolding, concurrency, parametetrised models, attractors, biological networks

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 5. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 30. 6. 2016
• Supervisor: RNDr. David Šafránek, Ph.D.
• Reader: Loïc Paulevé

Masaryk University

Faculty of Informatics

Master programme / field:
Informatics / Theoretical Informatics