izpis_h1_title_alt

Računalniško načrtovanje večceličnih sinhronskih procesnih struktur
ID Komac, Roman (Avtor), ID Moškon, Miha (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (13,24 MB)
MD5: 5446DCBD8582CC7B884C2EC35536E39E

Izvleček
Aplikacije sintezne biologije zahtevajo robustne in skalabilne biološke procesne strukture. Enostavne procesne strukture, kot so logična vrata, oscilator in preprosta pomnilna celica, so že bile implementirane v prokariontskih in evkariontskih celicah. V predlaganem delu smo se osredotočili na načrtovanje robustne in zanesljive pomnilne celice v izvedbi s predpomnjenjem. Slednja preklopi svoje stanje le ob izbrani fronti vhodnega urinega signala in tako omogoča učinkovito sinhronizacijo posameznih gradnikov biološkega vezja. Model te celice smo nato uporabili pri načrtovanju kompleksnejšega biološkega sistema, kjer smo logiko razporedili v populacijo celic, ki med seboj komunicirajo preko mehanizma zaznavanja kvoruma. Osnova naših raziskav je bil deterministični reakcijsko-difuzijski sistem sestavljen iz diferencialnih enačb prvega reda. Za simuliranje tega sistema smo uporabili numerično metodo končnih razlik in metodo Runge-Kutta drugega reda. Za iskanje dopustih vrednosti kinetičnih parametrov so bili uporabljeni genetski algoritmi. Preko njih smo poiskali kombinacije vrednosti parametrov, ki bi potencialno omogočale implementacijo znotraj mikrobnega konzorcija. Možnost razdelitve logike med več procesnimi strukturami smo s tem potrdili.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:računalniško načrtovanje, biološka vezja, diferencialne enačbe, reakcijsko-difuzijski sistem, modeliranje, simulacija
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Organizacija:FRI - Fakulteta za računalništvo in informatiko
Leto izida:2020
PID:20.500.12556/RUL-122384 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:42006787 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:08.12.2020
Število ogledov:832
Število prenosov:157
Metapodatki:XML RDF-CHPDL DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Computational design of multicellular synchronous processing structures
Izvleček:
Applications of synthetic biology require robust and scalable biological processing structures. Primitive processing structures such as logic gates, oscillators and a simple flip-flop have already been implemented in prokaryotic and eukaryotic cells. In our research we focused primarily on designing robust and reliable master-slave variant of a flip-flop cell. The latter changes its value only on the raising or falling edge of the clock signal and therefore allows efficient synchronization of separate building blocks of the biological circuit. A model of such cell has consequently been used when designing more complex biological system, where the functional logic has been distributed along a population of cells, which communicate through quorum sensing. The basis of our research is a deterministic reaction-diffusion system comprised of first order non-linear differential equations. Simulations of this model have been performed using second order Runge-Kutta and Finite difference numerical methods. In order to explore the viable kinetic parameter space we have utilized the genetic algorithms as a search technique. The resulting parameter value combinations indicate that a potential implementation inside a microbial consortium is possible. Distribution of functional logic between cell populations therefore allows implementing more complex structures.

Ključne besede:computational design, biological circuits, differential equations, reaction-diffusion system, modelling, simulation

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj