Modeling in Systems Biology: The Petri Net Approach

حوزه نوظهور و چند رشته‌ای زیست‌شناسی سیستم‌ها به مطالعه روابط بین بخش‌های مختلف یک سیستم بیولوژیکی اختصاص دارد و مدل‌سازی رایانه‌ای نقشی حیاتی در انگیزه درک فرآیندهای زندگی از یک سیستم دارد. دیدگاه کل نگر پیشرفت‌ها در فناوری‌های تجربی در زیست‌شناسی و پزشکی، حجم عظیمی از داده‌های بیولوژیکی را در مورد وابستگی‌ها و برهمکنش‌های بسیاری از فرآیندهای سلولی مولکولی مختلف ایجاد کرده است، که به توسعه روش‌های محاسباتی متعدد برای کاوش این داده‌ها دامن می‌زند. فرمالیسم ریاضی نظریه شبکه پتری می‌تواند بسیاری از این تکنیک‌ها را در بر بگیرد.

این متن/مرجع ضروری، مروری جامع از تحقیقات پیشرفته در کاربردهای شبکه‌های پتری در زیست‌شناسی سیستم‌ها را ارائه می‌کند. انتخاب بین المللی کارشناسان همچنین کسانی که با این رشته آشنایی ندارند، مقدمه ای کلی بر زیست شناسی سیستم ها، مبانی بیوشیمی و مبانی نظریه شبکه پتری ارائه می کنند. فصل‌های بعدی به تکنیک‌های مدل‌سازی شبکه پتری برای ساخت و تجزیه و تحلیل مدل‌های بیولوژیکی، و همچنین رویکردهای پیش‌بینی شبکه، قبل از بررسی کاربردها در شبکه‌های طبقه‌بندی بیولوژیکی مختلف می‌پردازند.

موضوعات و ویژگی‌ها:

• مدل‌سازی کیفی و مدولار شبکه‌های نظارتی را با استفاده از شبکه‌های پتری بررسی می‌کند و یک مطالعه موردی شبیه‌سازی شبکه پتری عملکردی ترکیبی را بررسی می‌کند
• شامل واژه‌نامه‌ای از مفاهیم و نمادهای مورد استفاده در این کتاب علاوه بر تمرینات پایان هر فصل
• تحلیل توپولوژیکی شبکه های متابولیک و تنظیمی، تحلیل مدل های شبکه های سیگنالینگ و پیش بینی ساختار شبکه را پوشش می دهد
• یک مطالعه موردی بیولوژیکی در مورد تبدیل شبکه های منطقی به شبکه های پتری ارائه می دهد
• در مورد مدل سازی گسسته، مدل سازی تصادفی، مدل سازی فازی، مدل سازی مسیر پویا، مدل سازی شبکه های تنظیمی ژنتیکی، و تکنیک های تحلیل کمی بحث می کند
• <. li>شامل پیشگفتاری از پروفسور ینس رایش، استاد بیوانفورماتیک در دانشگاه هومبولت و مرکز پزشکی مولکولی ماکس دلبروک در برلین

این راهنمای منحصر به فرد برای مدل‌سازی سیستم‌های بیوشیمیایی با استفاده از مفاهیم شبکه پتری برای محققان و دانشجویان زیست شناسی محاسباتی، زیست شناسی سیستم ها، بیوانفورماتیک، علوم کامپیوتر و بیوشیمی مفید واقع شود.

Dr. اینا کخاستاد و دارای کرسی بیوانفورماتیک در دانشگاه یوهان ولفگانگ گوته فرانکفورت آم ماین آلمان است.

Dr. Wolfgang Reisigاستاد و دارای کرسی تئوری برنامه نویسی در دانشگاه هومبولت برلین آلمان است.

Dr. فالک شرایبر پروفسور و دارای کرسی بیوانفورماتیک در دانشگاه مارتین لوتر هال-ویتنبرگ آلمان و هماهنگ کننده بیوانفورماتیک در موسسه ژنتیک گیاهی و تحقیقات گیاهان زراعی لایبنیتز گترسلبن آلمان است.

The emerging, multi-disciplinary field of systems biology is devoted to the study of the relationships between various parts of a biological system, and computer modeling plays a vital role in the drive to understand the processes of life from an holistic viewpoint. Advancements in experimental technologies in biology and medicine have generated an enormous amount of biological data on the dependencies and interactions of many different molecular cell processes, fueling the development of numerous computational methods for exploring this data. The mathematical formalism of Petri net theory is able to encompass many of these techniques.

This essential text/reference presents a comprehensive overview of cutting-edge research in applications of Petri nets in systems biology, with contributions from an international selection of experts. Those unfamiliar with the field are also provided with a general introduction to systems biology, the foundations of biochemistry, and the basics of Petri net theory. Further chapters address Petri net modeling techniques for building and analyzing biological models, as well as network prediction approaches, before reviewing the applications to networks of different biological classification.

Topics and features:

• Investigates the modular, qualitative modeling of regulatory networks using Petri nets, and examines an Hybrid Functional Petri net simulation case study
• Contains a glossary of the concepts and notation used in the book, in addition to exercises at the end of each chapter
• Covers the topological analysis of metabolic and regulatory networks, the analysis of models of signaling networks, and the prediction of network structure
• Provides a biological case study on the conversion of logical networks into Petri nets
• Discusses discrete modeling, stochastic modeling, fuzzy modeling, dynamic pathway modeling, genetic regulatory network modeling, and quantitative analysis techniques
• Includes a Foreword by Professor Jens Reich, Professor of Bioinformatics at Humboldt University and Max Delbrück Center for Molecular Medicine in Berlin

This unique guide to the modeling of biochemical systems using Petri net concepts will be of real utility to researchers and students of computational biology, systems biology, bioinformatics, computer science, and biochemistry.

Dr. Ina Koch is a Professor and holds the Chair of Bioinformatics at the Johann Wolfgang Goethe-University Frankfurt am Main, Germany.

Dr. Wolfgang Reisig is a Professor and holds the Chair in the Theory of Programming at the Humboldt University of Berlin, Germany.

Dr. Falk Schreiber is a Professor and holds the Chair of Bioinformatics at the Martin Luther University Halle-Wittenberg, Germany, and the Coordinator of Bioinformatics at the Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research Gatersleben, Germany.