Στοχαστικές προσομοιώσεις ετερογενών πληθυσμών E. coli με ρυθμιστικό δίκτυο τύπου toggle switch

Μέμμος, Νικόλαος; Memmos, Nikolaos

dc.contributor.author	Μέμμος, Νικόλαος	el
dc.contributor.author	Memmos, Nikolaos	en
dc.date.accessioned	2017-10-25T08:35:13Z
dc.date.available	2017-10-25T08:35:13Z
dc.date.issued	2017-10-25
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45818
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14511
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Toggle switch	el
dc.subject	Kinetic Monte Carlo	el
dc.subject	Στοχαστικές προσμοιώσεις	el
dc.subject	Κυττάρα E. coli	el
dc.subject	Ρυθμιστικά δίκτυα	el
dc.title	Στοχαστικές προσομοιώσεις ετερογενών πληθυσμών E. coli με ρυθμιστικό δίκτυο τύπου toggle switch	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/c0de3b7c962d31b616ec7607699ad8d4140426e3
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-06-03
heal.abstract	Τα ρυθμιστικά δίκτυα αποτελούν σειρές αντιδράσεων οι οποίες λαμβάνουν χώρα εντός του κυττάρου και επηρεάζουν το φαινότυπό τους, μέσω του ρυθμού έκφρασης των γονιδίων του δικτύου. Εξετάζονται πληθυσμοί κυττάρων E. coli τα οποία φέρουν το ρυθμιστικό δίκτυο toggle switch. Το δίκτυο αυτό περιλαμβάνει δύο παρεμποδιστές (repressors) με ανταγωνιστική δράση, παρεμποδίζοντας ο ένας την έκφραση του άλλου. Η δυναμική συμπεριφορά των συστημάτων αυτών περιγράφεται από συνήθεις διαφορικές εξισώσεις, οι οποίες σε συνθήκες μόνιμης κατάστασης παρουσιάζουν πολλαπλότητα λύσεων. Συγκεκριμένα, για ένα εύρος εξωκυτταρικών παραμέτρων, η μέση έκφραση του κυτταρικού πληθυσμού μπορεί να είναι είτε υψηλή είτε χαμηλή. Η συνήθης πρακτική για τη μελέτη της δυναμικής των ρυθμιστικών δικτύων είναι η θεώρηση ομοιογενών κυτταρικών πληθυσμών ως προς το κυτταρικό τους περιεχόμενο. Μια τέτοια θεώρηση αν και οδηγεί σε απλά μαθηματικά μοντέλα (συνήθεις διαφορικές εξισώσεις) αγνοεί ένα βασικό χαρακτηριστικό των κυτταρικών πληθυσμών που είναι η ετερογένεια, τόσο ως προς το σχήμα και το μέγεθος των κυττάρων όσο και προς τον αριθμό των ρυθμιστικών μορίων που αυτά περιέχουν. Η μαθηματική προτυποποίηση της κυτταρικής ετερογένειας μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη χρήση Ισοζυγίων Κυτταρικών Πληθυσμών (ΙΚΠ), τα οποία περιγράφονται από μερικές ολοκληρωτικές διαφορικές εξισώσεις (integro-differential equations). Ωστόσο, η περιγραφή ετερογενών κυτταρικών πληθυσμών με ντετερμινιστικά πρότυπα δε λαμβάνει υπόψη την εγγενή στοχαστικότητα που παρατηρείται σε αυτά τα συστήματα. Για το λόγο αυτό γίνεται χρήση στοχαστικών αλγορίθμων τύπου kinetic Monte Carlo. Παρουσιάζεται η χρονική εξέλιξη της μέσης έκφρασης του ενδοκυτταρικού περιεχομένου πληθυσμών σε διαφορετικές εξωκυτταρικές συνθήκες και για διαφορετικά μεγέθη πληθυσμών. Επίσης, παρουσιάζονται στιγμιότυπα της κατανομής των πληθυσμών αυτών ως προς το ενδοκυτταρικό τους περιεχόμενο. 5 Τα αποτελέσματα της χρονικής εξέλιξης που προέκυψαν για διαφορετικούς κυτταρικούς πληθυσμούς, συγκρίνονται με τα αντίστοιχα του ντετερμινιστικού. Παρατηρείται συμφωνία του στοχαστικού με το ντετερμινιστικό μοντέλο, καθώς αυξάνεται το πλήθος των κυττάρων. Όσον αφορά τη χρονική εξέλιξη των κατανομών, παρατηρείται ότι από μια αρχική κατανομή Gauss, ο πληθυσμός μεταπίπτει σε πιο απότομες κατανομές μέχρι να σταθεροποιηθεί. Τέλος, από τα αποτελέσματα προέκυψε ότι ο παράγοντας ασυμμετρίας έχει σημαντική επίδραση στην κατανομή.	el
heal.advisorName	Μπουντουβής, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Κόλλια, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Τσουκιάς, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	53 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true