Обзор литературы

Учебные материалы по биологии / Моделирование биохимических и генетических процессов в клетке / Обзор литературы

Страница 4

· Компартментизация, посредством которой процессы протекают в определенных зонах клетки (цитоплазма или органеллы) и осуществляется обмен молекул между данными зонами;

· Геномные модули, содержащие данные о последовательностях генов, используемые для симуляции процессов транскрипции и трансляции;

· Контроль и регуляция экспрессии генов;

· Уравнения для вычисления электрического потенциала в разных компартментах клетки, а также пассивных и активных потоков между ними;

· Мембранные процессы (ионные насосы или мембранные ферментные реакции), которые требуют привлечения молекул, находящихся по обе стороны мембраны и в ее пределах;

· Сетевой графический ввод / вывод;

· Введение в основы моделирования.

Если подвести итог всему вышесказанному, то следует отметить, что на данный момент самая важная область исследований в системной биологии - анализ и интеграция функциональных наборов данных о геноме человека. Разработка технологий исследования генома предоставила исследователям специальные инструменты для получения информации о состоянии каждого отдельного нуклеотида или белка. Данными инструментами являются математические модели, применяемые для широкого диапазона биологических систем. Некоторые из них способны самостоятельно регулировать процесс прохождения эксперимента и объяснять выявленные патологии функционирования модельного объекта (E-CELL, Karyote) [5], [6]. Однако на данный момент все еще наблюдается несогласованность между огромным количеством данных, полученных в эксперименте (характеристика сложного физиологического ответа организма) и данными, получаемыми от разработанных механистических вычислительных моделей, работа которых основана на использовании реальных параметров и ограничений, присущих живой клетке. Из-за огромной нехватки информации о динамике взаимодействия для большинства биологических компонентов, методы разработки специального расчетного программного обеспечения в большей степени базируются на информационной теории или вероятностных методах. Более того, разработка математических моделей, представляющих целый комплекс клеток, в ближайшее время является неосуществимой задачей для семейства эукариотов. Общее число компонентов такой модели будет слишком большим, а взаимодействия между ними ввиду малой их изученности будет описано некорректно [7].