Modelování buněčných signálních drah s využitím booleovských sítí

Mgr. Kateřina Hemalová

Bakalářská práce

Modelling of cell signalling pathways by using boolean networks

Anotace:

V této práci studujeme boolovské sítě modelující signální dráhy na příkladu dráhy FGF (Fibroblast Growth Factor). Interakce a zpětné vazby v této dráze nejsou dosud detailně známy, proto je boolovský model vhodným formalismem pro analýzu chování této dráhy. Na základě literatury jsme sestavili boolovské modely dráhy. Dráha FGF se vyznačuje dvěma typy chování, buď je aktivní přechodně a nebo trvale. Mechanismus zodpovědný za rozdíly v aktivitě dráhy není známý. My jsme vyjádřili tyto dva kvalitativní znaky pomocí LTL. S využitím programu na model checker NuSMV jsme naše modely analyzovali pro dané znaky. Z naší analýzy plyne, že negativní zpětná vazba v dráze FGF řídí její aktivitu. Pro přehlednou vizualizaci dynamiky modelu jsme implementovali algoritmus DFS, který vykresluje v programu gnuplot všechny cesty v stavovém přechodovém grafu, které jsou dosažitelné ze zvoleného iniciální uzlu.

Abstract:

In this thesis, we study the characteristics of boolean networks which mimic signalling pathways. We use the FGF (Fibroblast Growth Factor) pathway as a case study. Exact molecular interactions and feedbacks in the FGF pathway are unclear. Therefore, the boolean modelling is suitable formalism for its analysis. Based on literature we have built boolean models of the FGF pathway. The activity of the FGF pathway can have either transient or sustained profile. However, the molecular mechanism responsible for differences in the pathway activity is unknown. We have expressed this two qualities formally in LTL. Using the NuSMV model checker we have analysed our models for given qualities. Based on our analysis we suggest that the negative feedbacks in the FGF pathway regulate the pathway activity. To comprehensively visualize the model dynamics we have implemented a DFS algorithm which depicts in gnuplot all paths in the state transition graph reachable from an initial node.

Keywords

Cell Signalling Pathways, Boolean Networks, FGF Pathway, Transient Activity, Sustained Activity

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 6. 1. 2015

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 3. 2. 2015
• Vedoucí: RNDr. David Šafránek, Ph.D.
• Oponent: RNDr. Martin Demko

Masarykova univerzita

Fakulta informatiky

Bakalářský studijní program / obor:
Aplikovaná informatika / Bioinformatika