آنالیز دینامیکی چرخه ی سلولی مخمر با استفاده از مدل احتمالی مارکوف

چرخه سلولی یکی از مهم ترین شبکه های تنظیمی است که وظیفه کنترل، رشد و تکثیر یک سلول را بر عهده دارد. با توجه به ارتباط بین چرخه سلولی و سرطان و از طرفی پیچیدگی این شبکه به لحاظ تعاملات پیچیده بین ژن ها و پروتئین های مختلف، لزوم مطالعه آن با استفاده از مدل های محاسباتی احساس می گردد. شواهد آزمایشگاهی بسیاری وجود رفتار های تصادفی در تعاملات بین ژن ها و پروتئین ها، در شبکه های تنظیمی ژنی را تایید می کند. فاکتور های ژنتیکی، دینامیک های تنظیمی در سطوح میکروسکوپیک، نرخ های رونویسی از ژن ها و بسیاری عوامل دیگر که وابسته به شرایط محیط می باشند، همگی سبب بروز رفتارهای تصادفی در سیستم بیولوژیک می شوند.

هدف این مطالعه، ارایه یک مدل احتمالی مارکوف برای شبیه سازی تعاملات بین پروتئین ها در شبکه پیچیده چرخه سلولی مخمر و پیش بینی سطح فعالیت پروتئین ها است. ارتباط بین وزن تعاملات پروتئین/ژن ها در شبکه چرخه سلولی با احتمالات تغییر فاز با روش آنالیز حساسیت محلی بررسی می شود.

با استفاده از این مدل، احتمال گذار بین فازهای مختلف چرخه سلولی در حضور سطوح مختلف نویز بررسی گردید و اثبات شد مسیر چرخه سلولی بالاترین احتمال را در بین تمام مسیرهای محتمل برای سلول دارد. با انجام آنالیز حساسیت، همبستگی بین وزن تعاملات بین پروتئین ها و احتمال گذار بین فازهای مختلف چرخه سلولی محاسبه گردید.

با استفاده از نتایج آنالیز حساسیت می توان پیش بینی کرد مداخلات مختلف در شبکه چه اثری بر احتمال گذار بین فازهای مختلف چرخه سلولی می گذارد، لذا فرضیه هایی قابل تست در محیط آزمایشگاهی پیشنهاد می دهد. مدل این مطالعه پایداری چرخه ی سلولی در حضور سطوح متوسط نویز را اثبات می کند.