Analiza prostora dopustnih rešitev v visoko-dimenzionalnih dinamičnih modelih bioloških sistemovPušnik, Žiga (Avtor) Moškon, Miha (Mentor) modeliranje in simulacijanavadne diferencialne enačberepresilatorpomnilna celica D s predpomnenjemvzorčenjegenetski algoritmirazvrščanjeSintezna in sistemska biologija sta interdisciplinarni znastveni vedi, ki združujeta področje biologije z matematiko in različnimi vedami inženirstva. Pri preučevanju obstoječih (sistemska biologija) in načrtovanju novih (sintezna biologija) bioloških sistemov se poslužujemo računalniškega modeliranja. Topologija opazovanega sistema je pogosto vnaprej znana. Kinetični parametri, ki so ključni za izvedbo simulacij pa so ponavadi nepoznani ali poznani zgolj delno. To se izkaže za problematično, saj enak model pri različnih naborih kinetičnih parametrov izkazuje bistveno drugačno delovanje. Pri analizi prostora parametrov se pogosto poslužujemo različnih metod iz družine metod za analizo občutljivosti. Žal se te metode izkažejo za problematične, ko je prostor dopustnih rešitev izrazito manjši od celotnega prostora rešitev in kadar ta prostor vsebuje večje število lokalnih ekstremov. V nalogi predstavimo metedologijo za analizo prostora kinetičnih parametrov visokodimenzionalnih bioloških sistemov, ki je primerna tudi za analizo sistemov, pri katerih obstoječe metode odpovedo. Predlagana metodologija temelji na vzorčenju prostora, združevanju dopustnih rešitev in zmanjševanju števila dimenzij v podatkih. Z uporabo metodologije lahko najdemo in analiziramo različne regije, ki se v prostoru dopustnih rešitev pojavljajo, identificiramo najrobustnejše območje ter dobimo občutek o velikosti in povezanosti prostora dopustnih rešitev kinetičnih parametrov. Metodologijo ovrednotimo na modelu biološkega represilatorja in modelu biološke pomnilne celice D s predpomenenjem. Izkaže se, da je prostor kinetičnih parametrov obeh modelov kompleksen, različni parametri pa imajo različno močan vpliv na odziv in delovanje sistema. Vpliv teh parametrov v naših analizah ovrednotimo in izpostavimo tiste, ki so za določeno dinamiko ključni. Pridobljeni rezultati imajo vpliv v širšem biološkem kontekstu, saj omogočajo določitev segmentov sistema, na katere se je potrebno pri nadaljnih raziskavah še posebej osredotočiti.20182018-09-14 13:50:04Magistrsko delo/naloga103200sl