Inference of Boolean Networks

Bc. Andrej Šimurka

Bachelor's thesis

Anotácia:

Problém rekonštrukcie génových regulačných sietí patrí medzi základné výzvy v systémovej biológii. Booleovské siete patria medzi najpoužívanejšie formalizmy na reprezentáciu génových regulačných sietí. V tejto práci formulujeme myšlienku vytvorenia komplexného algoritmu, ktorý z expresných dát odvodzuje Booleovské siete. Navyše, takto odvodené siete reflektujú širokú škálu statických a dynamických vlastností pôvodnej siete. V súvislosti s touto myšlienkou poskytujeme prototyp algoritmu na rekonštrukciu Booleovských sietí zo single-cell steady-state dát, ktorý využíva asynchrónnu sémantiku a je schopný odrážať niektoré z požadovaných vlastnosti pôvodnej siete. Súčasťou poskytnutého algoritmu je novodefinovaná metrika, ktorá porovnáva Booleovské siete na základe ich jednostavových atraktorov.

Abstract:

The problem of inference of gene regulatory networks is one of the fundamental challenges in systems biology. Boolean networks are among the most widely used formalisms for representing gene regulatory networks. In this thesis, we formulate the idea of constructing a complex algorithm that infers Boolean networks from expression data. Moreover, the infered networks reflect a wide range of static and dynamic properties of the underlying network. Related to this idea, we provide a prototype algorithm for reconstructing Boolean networks from single-cell steady-state data, that uses asynchronous semantics and is able to reflect some of the desired properties of the original network. The provided algorithm includes a novel metric that compares Boolean networks based on their steady-states.

Keywords

Boolean networks, inference, expression data, algorithm, asynchronous semantics, AI, systems biology, attractor analysis

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 15. 12. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 30. 1. 2023
• Vedúci: doc. RNDr. David Šafránek, Ph.D.
• Oponent: RNDr. Samuel Pastva, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Informatics

Bachelor programme / odbor:
Informatics / Informatics