РАН
- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
универсальный язык для визуального моделирования биологических систем презентация
Содержание
- 1. универсальный язык для визуального моделирования биологических систем
- 2. С завершением расшифровки многих геномов, включая геном
- 3. BioUML: актуальность задачи Для этого необходимо интегрированные
- 4. BioUML viewer программа для просмотра диаграмм биологических систем
- 5. BioUML viewer На данный момент позволяет просматривать
- 6. Выбираем вершину графа, чтобы посмотреть информацию
- 7. Диаграмма противовирусного ответа является обобщением по 3
- 8. Аналогичным образом, мы можем выбрать только те
- 9. BioUML search engine Обеспечивает поиск взаимодействующих
- 10. Исходный компонент – компонент биологической системы, с
- 11. Тот же самый запрос, но глубина поиска равна 2.
- 12. BioUML modeler система для визуального моделирования биологических систем
- 13. Пример: двухкамерная фармокинетическая модель В первую
- 14. Пример: двухкамерную фармокинетическую модель Предположим, что
- 15. В первую камеру (кровь) одномоментно были введены
- 16. скорость переноса лекарственного вещества А из крови
- 17. В таблице переменных пользователь может задать начальные
- 18. В таблице констант пользователь может задать значения констант.
- 19. Вкладка “Start” позволяет настроить параметры рассчета модели:
- 20. Полученные результаты представляются в графическом виде.
- 21. В следующем виртуальном эксперименте пользователь может изменить
- 22. И сравнить полученные результаты
- 23. BioUML editor Обеспечивает графический интерфейс для визуального создания и редактирования моделей
- 24. В качестве примера редактирования диаграм, расширим предыдущую
- 25. Для добавления нового элемента на диаграмму пользователь
- 26. Появляется диалог, где мы должны ввести описание
- 27. Ген “gE” появился на диаграмме.
- 28. Теперь создадим реакцию, которая описывает процесс экспресси
- 29. Выбираем “out” и указываем фермент E как продукт реакции.
- 30. Новая реакция создана.
- 31. Вводим уравнение, описывающее динамику данной реакции: количество
- 32. Аналогичным образом вводим реакцию деградации фермента E,
- 33. Теперь укажем начальное количество гена gE (1).
- 34. Введем значения для новых констант kDegr и kE.
- 35. И проведем виртуальный эксперимент с новой моделью.
- 36. BioUML: основные достоинства Интегрированное решение – BioUML
- 37. BioUML: основные достоинства Стандартизация – BioUML определяет
- 38. BioUML: основные достоинства Расширяемость – BioUML обеспечивает
- 39. BioUML: основные достоинства Открытое решение – весь
- 40. Виртуальная лаборатория. Возможности использования BioUML в медицине:
- 41. Спасибо за внимание!!!
Слайд 1http://www.biosoft.ru/biouml.net
BioUML
универсальный язык для визуального моделирования биологических систем
Biosoft.Ru
Лаборатория Биоинформатики КТИ ВТ СО
Слайд 2С завершением расшифровки многих геномов, включая геном человека, исследователи переходят к
следующей стадии изучения, как работают живые (биологические) системы.
Системная биология (Systems biology) – это совместное использование экспериментальных данных, теории и моделирования для понимания биологических процессов как систем.
Системная биология (Systems biology) – это совместное использование экспериментальных данных, теории и моделирования для понимания биологических процессов как систем.
BioUML: актуальность задачи
Слайд 3BioUML: актуальность задачи
Для этого необходимо интегрированные компьютерные системы, позволяющие решать широкий
круг задач, включая:
поиск информации в базах данных
построение формализованных описаний биологических систем
построение моделей
расчет моделей.
поиск информации в базах данных
построение формализованных описаний биологических систем
построение моделей
расчет моделей.
Слайд 5BioUML viewer
На данный момент позволяет просматривать диаграммы из 3 баз данных:
GeneNet
(http://wwwmgs.bionet.nsc.ru)
база данных по генным сетям (ИЦиГ, Новосибирск); http://wwwmgs.bionet.nsc.ru
база данных по генным сетям (ИЦиГ, Новосибирск); http://wwwmgs.bionet.nsc.ru
KEGG/Ligand (http://www.kegg.com)
Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, база данных метаболических путей
(Kyoto University, Japan)
TRANSPATH (http://transpath.gbf.de)
база данных по путям передачи сигнала в клетке. (Biobase GmbH, Germany).
Слайд 6Выбираем вершину графа,
чтобы посмотреть информацию
о соответствующем объекте из
базы
данных GeneNet
Описание гена Hs:IRF2 в базе данных GeneNet
Слайд 7Диаграмма противовирусного ответа
является обобщением по 3 видам организмов:
цыпленок (Gallus gallus)
человек (Homo sapiens)
мышь (Mus musculus).
мышь (Mus musculus).
Используя систему фильтров пользователь
может выделить из этого обобщенного описания
комененты, специфичные для заданного вида,
Например, для Mus musculus.
Используя систему фильтров, выделим белки и гены, описанные для мыши (Mus musculus).
Они подсвечиваются желтыми прямоугольниками.
Слайд 8Аналогичным образом, мы можем выбрать только те белки и гены, чья
экспрессия была экспериментально подтверждена в заданном типе клеток. Например, в T-лимфоцитах человека
Слайд 9BioUML search engine
Обеспечивает поиск взаимодействующих друг с другом компонентов биологических систем.
Результаты поиска представляются в виде графа, вершинами которого являются найденные по запросу компоненты биологической системы, а ребра – их взаимодействия друг с другом. Полученная в результате запроса диаграмма может быть расширена и отредактирована пользователем.
Слайд 10Исходный компонент – компонент биологической системы, с которого начинается поиск.
При запросе
пользователь может указать следующие параметры:
глубина поиска – максимальное количество реакций, разделяющее исходный компонент и связанные с ним. В данном случае глубина поиска - 1
Слайд 13Пример: двухкамерная фармокинетическая модель
В первую камеру (кровь) одномоментно были введены 100
единиц некоторого лекарственного вещества А. Из крови вещество А лекарство может переноситься во вторую камеру (печень), где происходит его расщепление некоторым ферментом Е с образованием продукта метаболизма B.
Слайд 14Пример: двухкамерную фармокинетическую модель
Предположим, что скорость переноса лекарственного вещества А из
крови в печень пропорциональна его количеству в крови с константой k1, а скорость переноса из печени в кровь пропорциональна количеству A в печени с константой k2. Концентрация фермента E в печени неизменна и равна E0, а динамика ферментативной реакции описывается уравнением Михаэлиса-Ментен с константой Km.
Слайд 15В первую камеру (кровь) одномоментно были введены 100 единиц некоторого лекарственного
вещества А.
Из крови вещество А лекарство может переноситься во вторую камеру (печень)
В печени происходит его расщепление ферментом Е с образованием продукта метаболизма B
Слайд 16скорость переноса лекарственного вещества А из крови в печень пропорциональна его
количеству в крови с константой k1
скорость переноса из печени в кровь пропорциональна количеству A в печени с константой k2
Концентрация фермента E в печени неизменна
Динамика ферментативной реакции описывается уравнением Михаэлиса-Ментен с константой Km
Слайд 17В таблице переменных пользователь может задать начальные значения переменных, а так
же указать какие переменные и как будут показаны на графике с результатами
Слайд 19Вкладка “Start” позволяет настроить параметры рассчета модели:
метод рассчета (ODE solver) и
временной интервал, на котором проводится рассчет.
При нажатии кнопки “Start” автоматически генерируются M-файлы для расчета модели, после чего запускается система MATLAB для численного решения модели.
Слайд 21В следующем виртуальном эксперименте пользователь может изменить параметры модели, например, уменьшить
в 5 раз (с 1 на 0.2) концентрацию фермента.
Слайд 23BioUML editor
Обеспечивает графический интерфейс для визуального создания и редактирования моделей
Слайд 24В качестве примера редактирования диаграм, расширим предыдущую фармокинетическую модель:
Добавим процесс деградации
фермента E, причем его скорость будет пропорциональна концентрации фермента E.
Добавим на диаграмму новый ген gE, который кодирует фермент E.
Добавим процесс экспрессии гена gE, причем интенсивность экспрессии будет пропорциональной концентрации вещества А.
Слайд 25Для добавления нового элемента на диаграмму пользователь должен выбрать тип элемента.
В данном случае это ген.
После этого нужно указать место на диаграмме, где будет размещен выбранный элемент.
Появляется диалог, в котором мы должны выбрать или один из генов, уже описанных в базе данных, или создать описание для нового гена.
Мы нажимаем “New”, чтобы создать описание для нового гена.
Слайд 26Появляется диалог, где мы должны ввести описание гена.
Если пользователь останавливает курсор
над названием поля базы данных, то появляется подсказка с описанием смысла и формата данного поля.
Слайд 28Теперь создадим реакцию, которая описывает процесс экспресси гена gE с образованием
фермента E.
Появляется диалог, в котром мы должны указать реагенты (in) и продукты (out) реакции.
Указываем ген gE в качестве входа (in) реакции экспрессии.
Слайд 31Вводим уравнение, описывающее динамику данной реакции: количество генов остается неизменным, а
интенсивность экспресии, как мы предположили, пропорциональна концентрации А с некоторой константой kE.
Слайд 32Аналогичным образом вводим реакцию деградации фермента E, где скорость данной реакции
пропорциональна концентрации этого фермента с константой kDegr.
Слайд 33Теперь укажем начальное количество гена gE (1).
Обратите внимание, что BioUML
modeler автоматически обновляет список переменных и констант в процессе редактирования диаграммы.
Слайд 36BioUML: основные достоинства
Интегрированное решение – BioUML полностью обеспечивает процесс визуального построения
модели и ее расчета, начиная с поиска информации в базах данных и заканчивая автоматической генерацией выполняемой модели.
Слайд 37BioUML: основные достоинства
Стандартизация – BioUML определяет стандартные типы биологических данных, их
формализованного описания и графического представления.
Слайд 38BioUML: основные достоинства
Расширяемость – BioUML обеспечивает подключение различных баз данных в
виде отдельных модулей.
Уже созданы модули для 3 основных баз данных по биологическим путям:
Уже созданы модули для 3 основных баз данных по биологическим путям:
GeneNet - база данных по генным сетям
KEGG/Ligand - база данных метаболических путей
TRANSPATH - база данных по путям передачи сигнала в клетке.
Слайд 39BioUML: основные достоинства
Открытое решение – весь пакет программ и исходные тексты
свободно доступны (GNU LGPL license).
Слайд 40Виртуальная лаборатория.
Возможности использования BioUML в медицине:
Моделирования различных биологических процессов, протекающих в
организме человека.
Создание фармокинетических моделей.
Поиск потенциальных мишеней для создания новых лекарственных препаратов.
Поисково-справочная система.
