Eina per a l’anàlisi i comparació de rutes metabòliques

Abstract

[cat] L’objectiu principal d’aquest projecte és dissenyar i implementar un nou algorisme d’alineament de rutes metabòliques que combini la informació topològica de les rutes amb la informació del comportament dinàmic d’aquestes. Una ruta metabòlica és un conjunt de reaccions bioquímiques que intervenen en el metabolisme d’un organisme. Les rutes metabòliques s’hanmodelat, al llarg dels darrers 10 anys, en diferents estructures matemàtiques com xarxes de Petri, hipergrafs, grafs, seqüències, etc. En aquesta memòria es considera la seva modelització coma hipergrafs i xarxes de Petri. Pel que fa a la informació topològica de les rutes metabòliques, s’ha considerat la implementació de l’algorisme ja existentMP-Align, per obtenir-ne el seu alineament. Ara bé, tot i que els resultats obtinguts d’aplicar l’algorismeMP-Align han estat bons, pel que fa a la seva implementació hi havia alguns defectes que calia solucionar. D’una banda, l’entrada de l’algorisme eren les rutes a alinear en un format específic anomenat Petri NetworkMarkup Language (PNML), la qual cosa que requeria una sèrie de passes prèvies addicionals per part de l’usuari. D’altra banda, hi havia algunes errades en el seu disseny en la primera passa de l’algorisme (l’obtenció de la informació topològica), i, a més, degut a la complexitat formal d’aquest, en el pitjor dels casos no s’obtenia cap resultat. Per tal de resoldre tots aquests entrebancs de l’algorisme MP-Align, i afegir diverses característiques imillores tals com un ampliament de l’alineament de les rutes, ha estat necessari dur a terme una nova implementació des de zero. Pel que fa al comportament dinàmic de les rutes metabòliques, s’ha considerat la modelització d’aquestes com a xarxes de Petri i la informació proveïda pels T-invariants (estats estacionaris dins la xarxa). S’ha definit un alineament dels T-invariants de dues rutes metabòliques i s’ha combinat adequadament amb l’alineament obtingut prèviament de la topologia de les mateixes. A més a més, el càlcul dels T-invariants és una eina important pel que fa a l’anàlisi d’una xarxa. Com a resultat final, s’ha obtingut un nou algorisme d’alineament de rutes metabòliques que combina la informació topològica i la informació dinàmica de les xarxes, tal i coms’havia proposat, conservant o fins i tot millorant els resultats de l’algorisme previ MP-Align, i amb múltiples avantatges: no cal cap passa prèvia pel seu ús i es proveeix l’usuari de diversa informació d’anàlisi de les rutes que pot ser de gran utilitat pel seu estudi de forma individual, entre d’altres.