Analysis and extension of a biochemical network model using robust control theory
Analysis and extension of a biochemical network model using robust control theory
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使用鲁棒控制理论分析和扩展生化网络模型
DOI：
10.1002/rnc.1528
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发表时间：
2009
影响因子：
3.9
通讯作者：
Kim J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kim J
生物过程的数学模型，已在体内被证明是高度稳健的细胞内和环境的变化，本身应显示适当的稳健性水平时，在silico分析。本文利用鲁棒控制理论的方法分析和扩展了聚集的网柱藻细胞中腺苷3′，5′-环磷酸（cAMP）振荡的相互作用蛋白质的数学模型。从先前提出的“最小”模型开始，我们展示了如何使用结构奇异值的鲁棒性分析可以识别网络中的结构脆弱性点。通过将这些结果与实验文献中最近的结果相结合，我们展示了如何用一些重要的额外模块来增强原始模型，包括涉及IP 3和Ca 2+的网络。通过分析我们的新扩展模型的鲁棒性，我们能够表明，不同模块之间的动态相互作用在产生鲁棒的cAMP振荡中起着关键作用;因此，显着提高了我们对这个复杂生物系统的设计原理的理解。版权所有© 2009约翰威利父子有限公司。
Mathematical models of biological processes which have been observedin vivoto be highly robust to intracellular and environmental variations should themselves display appropriate levels of robustness when analysedin silico. This paper uses techniques from robust control theory to analyse and extend a mathematical model of the interacting proteins underlying adenosine 3′, 5′‐cyclic monophosphate (cAMP) oscillations in aggregatingDictyosteliumcells. Starting with a previously proposed ‘minimal’ model, we show how robustness analysis using the structured singular value can identify points of structural fragility in the network. By combining these results with insights from recent results from the experimental literature, we show how the original model can be augmented with some important additional modules, comprising networks involving IP3and Ca2+. By analysing the robustness of our new extended model, we are able to show that dynamic interactions between the different modules play a pivotal role in generating robust cAMP oscillations; thus, significantly improving our understanding of the design principles underlying this complex biological system. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.
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