Русская версияEnglish version   
Том 11   Выпуск 2   Год 2016
Математические проблемы организации метаболических путей из биохимических реакций

Минкевич И.Г.

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН, просп. Науки, д. 5, 142290 г. Пущино, Московская обл., Россия

Аннотация. Рассматривается задача построения метаболических путей из биохимических реакций. Для заданной пары «основной субстрат – основной продукт» требуется выбрать реакции, осуществляющие это преобразование, и определить все сопутствующие субстраты и продукты. Задача формулируется на основе системы стехиометрических уравнений для скоростей реакций. Математические проблемы связаны с тем, что 1) ряд правых частей изначально неизвестен, 2) та часть системы, правые части которой известны, имеет меньше уравнений, чем неизвестных и 3) существование необратимых реакций накладывает ограничения на знаки соответствующих скоростей в виде неравенств. Изложен подход, позволяющий решить эти проблемы. Обнаружено, что многие ограничения отображаются как серии параллельных гиперплоскостей в пространстве переменных. Это позволяет исключить из рассмотрения многие ограничения и обнаружить большое число фиксированных переменных, значения которых определяются еще до нахождения полного решения. Поиск излишних ограничений и фиксированных переменных имеет вид специфических итераций, благодаря которым задача существенно упрощается. Даны примеры применения этого подхода и показана его эффективность.
 
Ключевые слова: метаболические пути, биохимические реакции, стехиометрия, системы линейных уравнений, неравенства, итерации.
Содержание Оригинальная статья
Мат. биол. и биоинф.
2016;11(2):406-425
doi: 10.17537/2016.11.406
опубликована на рус. яз.

Аннотация (рус.)
Аннотация (англ.)
Полный текст (рус., pdf)
Список литературы

 

  Copyright ИМПБ РАН © 2005-2019