Казанцев Ф.В.   Акбердин И.Р.   Насонов В.В.   Timonov V.S.   Лихошвай В.А.  

MGSmodelsDB – web-ресурс для накопления математических моделей элементарных подсистем молекулярно-генетических систем

Докладчик: Казанцев Ф.В.

MGSmodelsDB – web-ресурс для накопления математических моделей элементарных подсистем молекулярно-генетических систем.
Казанцев Ф.В.1*, Акбердин И.Р.1, Насонов В.В.3, Тимонов В.С.1,2,3, Лихошвай В.А1,2
1 Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск, Россия
2 Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
3 Сибирский государственный университет телекоммуникаций  и информатики, Новосибирск, Россия
e-mail: kazfdr@bionet.nsc.ru
*Докладчик

Мотивация:
Исследование механизмов функционирования молекулярно-генетических систем (МГС) является фундаментальной задачей системной биологии, требующей интеграции современных экспериментальных методов и теоретических подходов, в том числе методов математического моделирования. Естественная структурно-функциональная организация МГС позволяет выделить в них элементарные подсистемы (ферментативные реакции, процессы генетической регуляции экспрессии генов и др.), допускающие независимое описание друг от друга в виде элементарных моделей, которые могут быть использованы в качестве блоков для моделирования динамики МГС произвольной структуры. Для реализации данного подхода разработан web-ресурс MGSmodelsDB, предназначенный для накопления математических моделей элементарных подсистем МГС (МЭП).

Методы и алгоритмы:
Система имеет трехуровневую архитектуру. Первый уровень - база данных Oracle, где модель данных представленна XML. Второй уровень, отвечающий за доступ к данным, представлен Enterprise Java Beans (EJB). Web интерфейс системы реализован с применением технологии VAADIN (http://vaadin.com/).
В системе реализована следующая функциональность:
• Поиск МЭП по синонимам имен реагентов и идентификаторам базы.
• Отображения математических формул в структурированном виде.
• Возможность отбора нескольких МЭП с последующей их интеграцией в единую модель МГС (М-МГС).
• Возможность просмотра графа сети взаимосвязей МГС, построенного на основе отобранных МЭП.
• Сохранения М-МГС в форматах различных сред моделирования.

Заключение:
Разработанный ресурс на данный момент предоставляет доступ к базе математических моделей ферментативных реакций и процессов регуляции эффективности экспрессии генов систем метаболизма нуклеотидов de novo, путей дыхания и утилизации для бактерии E.coli. В настоящее время ресурс содержит 110 математических моделей для 109 элементарных подсистем генных сетей. Пользователь может создавать модели различных МГС, выбирая модели элементарных подсистем из представленного списка, конвертировать модели в форматы сред моделирования (SBML, Mathematica, SiBML, Step+), использовать заложенные в базу экспериментальные данные в качестве справочного ресурса.

Работа частично поддержана программами РАН № A.II.5.26, A.II.6.8, B.27.29, Интеграционными проектами СО РАН 19, 26, 107, 113, грантом РФФИ 10-01-00717-а, а также грантом «PATHOSYS» [260429] седьмой рамочной программы.

Доступ:
modelsgroup.bionet.nsc.ru/MGSmodelsDB/