Dynamisk modellering av biokjemiske reaksjonsnettverk

Mekanistiske matematiske modeller for biologiske interaksjonsdiagrammer kan være et verdifullt verktøy i modellering av molekylær cellebiologi. Disse modellene kan brukes til å estimere reaksjonshastighet og konsentrasjoner i biologiske prosesser.

For å kunne forstå fenomener i biologien, er kunnskap om de kjemiske reaksjonene som foregår inne i cellene i et levende biologisk system nødvendig. Denne kunnskapen kan brukes til å lage et nettverk av reaksjoner i organismen. Gitt at vi vet strukturen til nettverket, er det mulig å estimere de forskjellige komponentene av metabolismen, som reaksjonshastighet/fluks og konsentrasjon. En tilnærming til å analysere fluksene av et metabolsk nettverk er å trekke prøver fra de mulige fluksene/reaksjonshastighetene. En del av avhandlingen er dedikert til å gi en oversikt over to forskjellige rammeverk for å estimere reaksjonshastighetene. Avhandlingen presenterer en omfattende vurdering og en grundig sammenligning av algoritmene som er brukt til å estimere reaksjonshastighetene.

Dynamikken til biokjemiske nettverk kan modelleres med ordinære differensialligninger. De biokjemiske nettverkene er vanligvis store og inneholder mange parametere. I avhandlinger er det utviklet en metode for å sammenligne såkalte reduserte modeller, og hvordan velge modellen som resulterer i lignende dynamikk og usikkerhet som den opprinnelige. Det presenteres også to matematiske modeller for å beskrive endringer i konsentrasjonen av metabolitter over tid for to biokjemiske reaksjonsnettverker.

Personalia

Shirin Fallahi startet doktorgradsstudiene i 2016 ved Matematisk institutt (MI) under veiledning fra Guttorm Alendal, Hans Julius Skaug og Anders Goksøyr fra institutt for biologisk vitenskap. Hun jobber med å utvikle modeller for å analysere metabolske reaksjonsnettverker. Hun har to M.SC. i anvendt matematikk med fokus på bølgeteori og kontrollteori ved henholdsvis ‘Universitetet i Oslo’ og ‘Amirkabir University of Technology’.