RUS  ENG
Полная версия
ЖУРНАЛЫ // Математическая биология и биоинформатика // Архив

Матем. биология и биоинформ., 2016, том 11, выпуск 2, страницы 406–425 (Mi mbb269)

Эта публикация цитируется в 5 статьях

Биоинформатика

Математические проблемы организации метаболических путей из биохимических реакций

И. Г. Минкевич

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.

УДК: 519.8

Материал поступил в редакцию 02.11.2016, опубликован 21.12.2016

DOI: 10.17537/2016.11.406



© МИАН, 2024