gepasi

Qu es Gepasi?Gepasi es un paquete de software para el modelado de sistemas bioqumicos.Se simula la cintica de los sistemas de reacciones bioqumicas y proporciona un nmero de herramientas para ajustar los modelos a los datos, optimizar cualquier funcin del modelo, realizar anlisis de control metablico y anlisis de estabilidad lineal.Gepasi simplifica la tarea de la construccin de modelos, ayudando al usuario en la traduccin del lenguaje de la qumica (reacciones) a las matemticas (matrices y ecuaciones diferenciales) de una manera transparente.Esto se combina con un conjunto de algoritmos numricos sofisticados que aseguren los resultados se obtienen rpido y preciso.Caractersticas Gepasies software libre (licencia de usuario) Gepasiejecuta bajo Microsoft Windows (95 y ms). Modelos enGepasiv3 puede estar compuesto de varios compartimentos con diferentes volmenes El nmero de reacciones y metabolitos en cada modelo slo est limitada por la memoria disponible. Las simulaciones pueden ser seguidas de forma interactiva (incluyendo la adicin de perturbaciones para un curso de tiempo) Gepasicaracteriza estados estacionarios que utilizanel anlisis del control metablicoy anlisis de estabilidad lineal. Gepasi'sexploracinutilidad proporciona un camino para la exploracin avanzada de la conducta de un modelo en el espacio de parmetros multidimensional Gepasies capaz de hacer de ajuste de datos (la estimacin de parmetros) con los datos experimentales. Gepasies capaz de encontrar mximos o mnimos de las variables del modelo con cualquier nmero de parmetros del modelo ajustables. Los resultados de las simulaciones se pueden trazar en 2D y 3D directamente desde el programa (Gepasiutiliza la excelenteGnuplotpaquete). Gepasiapoya SBML nivel 1 para el intercambio de modelo con otro software de modelado de la biologa de sistemas.

GEPASI: TUTORIAL EXPLICATIVOEL MODELO DE LA VALa figura 1representa una va metablica ramificada controlado por un metabolito de la seal a travs de una cascada enzimtica.Haga clic en cada componente de la imagen para conocer sus detalles.El modelo se puede dividir en dos partes:el metabolismoy lasealizacin:

MetabolismoLa parte del metabolismo de este modelo es un camino sencillo ramificado (parte inferior de la Fig. 1).El sustratoSse convierte en un metabolito intermedio M(reaccin 7) que luego se puede transformar en productosP1oP2, como reacciones 8 y 9 competir por este metabolito.Reaccin 8 es catalizada porla enzima-Aque es parte de la cascada de sealizacin.Todas las reacciones en esta parte del modelo son qumicamente reversibles.[S], [P1] y [P2] se mantienen constantes (respectivamente a 10, 0,00001 y 0,00001), que mantiene la va bien lejos de equilibrio (relaciones de desequilibrio de 5E-11 aP1y 5.55E-10 aP2).SealizacinLa seal se detecta y transducted por una cascada de enzimas (parte superior de. Fig. 1).La externade sealmetabolito inhibe la fosfatasa (reaccin 2) y activa la quinasa (reaccin 1) del primer ciclo.Kinase1-Pcataliza la (irreversible) de la fosforilacin deKinase2(reaccin 3), la reaccin inversa es catalizada por una fosfatasa (implcita En la reaccin 4).A su vezKinase2-Pcataliza la conversin de una incactiveEnzima-Ia su forma activa,la enzima-A.Enzima-Aes lo que las parejas de la va metablica con la cascada de sealizacin.Una simplificacin notable de este modelo es que el ATP, ADP y fosfato inorgnico no se representan explcitamente en las reacciones de quinasas y fosfatasas.

Las reacciones qumicas del modeloLas reacciones qumicas son tan importantes que a menudo son lo que tenemos en mente cuando usamos la palabra "modelo".Pero en realidad son slo laestequiomtricaparte del modelo: las vas de transferencia de masa.Al crear un nuevo modelo en Gepasi, la definicin de las reacciones qumicas es ms a menudo la primera cosa que va a hacer.Este es el procedimiento a seguir:1. seleccione elmodelo de definicinde pgina (pulsando la tecla "tab" apropiado, justo debajo del men).2. pulse elReaccionesbotn, y aparecer un cuadro de dilogo (ver Figura 2).3. escribir una reaccin qumica en la notacin normal en laReaccincampo de edicin y su nombre en elNombre delcampo de edicin.4. pulse el botnAadiry volver al paso anterior hasta que haya introducido todas las reacciones.5. pulseOkpara tener las reacciones aceptadas.Puede corregir los errores haciendo doble clic en una reaccin en la lista, el cambio en laReaccincampo de edicin y pulsandoAadirnuevo.Tambin puede eliminar una reaccin a partir del modelo pulsandoEliminardespus de haber seleccionado la reaccin en la lista.

Adicin de metabolitos adicionales para un modeloCuando ustedagrega las reaccionesal modelo, GEPASI crea automticamente una lista de todos los metabolitos.Sin embargo, puede haber algunos metabolitos en un modelo que no participan en la cadena de transferencia de masa de reacciones y son slo efectores de algunas reacciones.En esteejemplo vaque es el caso dela seal.Para aadir este metabolito, activar elmodelo de definicinde pgina (pulse en la pestaa con ese nombre justo debajo del men de la aplicacin) y de prensametabolitos.Una vez en el cuadro de dilogo metabolitos pulseAgregar.Esto activa una ms cuadro de dilogo con un nico campo de texto, rellenarlo con el nombre del nuevo metabolito y pulseOk, a continuacin, pulseOKde nuevo y eso es todo!

Tipos de cinticas definidas por el usuarioGepasi 3.0 viene con una serie de tipos de cinticas predefinidos.Estos son los tipos ms utilizados en los modelos bio / qumicos.Sin embargo, usted encontrar muchas circunstancias en las cuales se necesitar tipos cinticos que no estn en esa lista.Gepasi le permite definir su propia, que luego se almacenan en el archivo de simulacin y se utiliza en los clculos.

Este modelo utiliza dos tipos de cintica que no estn predefinidos.Para aadirlos al principio tiene que ir a ladel modelo de definicinde pgina y pulse el botn con la etiquetaTipos Kinetic(el sealado por el cursor en la Fig. 4).Esto nos lleva a un cuadro de dilogo con una lista de todos los tipos de cinticas definidas por el usuario saber para su instalacin de Gepasi 3. Para agregar una nueva, pulseAgregar.Cuando se define un nuevo tipo de cintica recuerde los siguientes puntos: Si marca el tipo "reversible" slo estar disponible para las reacciones reversibles (definidas con un=en lugar de un->) y vice-versa. Un cierto tipo cintica slo se presenta como una opcin para las reacciones que tienen el mismo nmero de sustratos como se marca en ese tipo.Si se trata de una reaccin reversible, entonces tambin debe coincidir con el nmero de productos. El nmero de productos en los tipos irreversibles es irrelevante (ya que es irreversible la tasa no es sensible a la concentracin de los productos). El nmero de sustratos es el nmero de molculas individuales que reaccionan, por lo que la reaccin de2 * A -> Btiene dos sustratos (a pesar de que son de la misma naturaleza qumica).Lo mismo se aplica para los productos. Si el tipo tiene ms de un sustrato, el orden en que los sustratos se escriben en la reaccin define su asociacin con los smbolos en la funcin cintica.Lo mismo se aplica para los productos.

Los dos tipos cintica necesaria en este modeloDe Michaelis-Menten (explcita enzima)Este tipo de cintica se rige por la misma ecuacin que la (predefinido) Tipo de Henri-Michelis-Menten.Sin embargo, en este caso tenemos en cuenta la concentracin de la enzima sea unavariable dede el modelo, y por lo que tiene que entrar en la ecuacin de forma explcita.La ecuacin es:

Necesitamos decirle Gepasi lo que los smbolos en la ecuacin significan:Emodificador

kcatconstante

Ssustrato

Kmconstante

Tenga en cuenta que la enzima se establece como unmodificador.Esto puede parecer extrao si normalmente piensa de modificadores como inhibidores o activadores.Pero al igual que los inhibidores o activadores clsicos, la enzima es una especie qumica que afecta a la velocidad de reaccin sin sufrir ningn transformaciones qumicas en s (al final de un ciclo de reaccin).En Gepasi si usted quiere tener la concentracin de la enzima de tipo cintico como una variable del modelo que usteddebeescribir explcitamente en la ecuacin y quedebeser establecido como un modificador (excepto en el caso ms complicado de la auto-catlisis cuando se debe establecer como sustrato).Toda la informacin necesaria para definir este tipo de cintica se introduce en un cuadro de dilogo (Fig. 5).

Rev Michaelis-Menten (enzima explcito)Este tipo cintico es el equivalente reversible de la que acabamos de definir (y tambin similar a la del tipo predefinido "Reversible Michaelis-Menten").En este caso, la concentracin de la enzima es unavariable dedel modelo.La ecuacin es:

Necesitamos decirle Gepasi lo que los smbolos en la ecuacin significan:Emodificador

kcatfconstante

Ssustrato

Kmsconstante

kcatrconstante

Pproducto

Kmpconstante

Toda la informacin necesaria para definir este tipo de cintica se introduce en un cuadro de dilogo (Fig. 6).

Definicin de la cintica de cada reaccinUna vez que hayadefinido todas las reaccionesdel modelo, debe asignar un tipo de cintica para cada uno.usted tambin tendr que proporcionar valores para todas las constantes Kineti e informacin acerca de los modificadores (si el tipo de cintica que ha seleccionado tiene alguno).para entrar en estos datos hay que ir a ladeterminacin del modelo dela pgina y pulse el botn denominadocintica.esto nos lleva a un cuadro de dilogo que contiene una lista de todas las reacciones que usted tendr que seleccionar uno por uno.cada vez que seleccione una GEPASI reaccin presenta una lista de todos los tipos de cintica que se ajusten a las caractersticas de que la reaccin (es decir,nmero de sustratos, el nmero de productos y si es reversible o irreversible).usted tiene que seleccionar un tipo de la lista y luego rellenar los valores de las constantes cinticas y asignar los metabolitos de cada modificador (si los hay).si usted requiere un tipo de cintica que no est en la lista, debe salir de este cuadro de dilogo y volver adefinir el tipo de cintica requerida.Este proceso se describe paso a paso para todas las reacciones del modelo.Comience conla reaccin 1.Reaccin 1Esta reaccin es la fosforilacin deKinase1, y est en s catalizada por una quinasa.Esta ltima no est representada explcitamente en el modelo, pero su concentracin es parte del parmetro V (limitante de la velocidad).Lasealmetabolito es el activador.ReaccinCinticaModificadoresLas constantes cinticas

Kinase1->Kinase1-PActivacin cataltica (irreversible)

De seal(A)Kms = 1.E-003V = 10Ka = 0,5

Para definir la cintica de este paso se pulsa elKineticsbotn en elmodelo de definicinde pgina.Aparecer el cuadro de dilogo Kinetics que debern rellenar en este aspecto:

Reaccin 2Esta reaccin es la desfosforilacin deKinase1-P, y es catalizada por una fosfatasa.Esta ltima no est representada explcitamente en el modelo, pero su concentracin es parte del parmetro V (limitante de la velocidad).Lasealmetabolito es el inhibidor.ReaccinCinticaModificadoresLas constantes cinticas

Kinase1-P->Kinase1Inhibicin no competitiva

De seal(I)Km = 1.E-3V = 10Ki = 0,5


Reaccin 3Comoreaccin 1, esta reaccin es una fosforilacin, en este caso dekinase2.Pero en este caso la enzima que cataliza esta reaccin es explcita en el modelo y eskinase1-p.esto requiere untipo de cintica definida por el usuariocomo GEPASI 3 no viene con ningn tipo donde la concentracin de la enzima aparece explcitamente en la ecuacin.Antes de definir la cintica de esta reaccin entonces tienes que definir el tipo "de Michaelis-Menten (enzima explcita).ReaccinCinticaModificadoresLas constantes cinticas

Kinase2->Kinase2-Pde Michaelis-Menten (enzima explcito)

Kinase1-P(E)Kcat = 10Km = 0,01


Reaccin 4Esta reaccin es la desfosforilacin deKinase2-P, y es catalizada por una fosfatasa.Esta ltima no est representada explcitamente en el modelo, pero su concentracin es parte del parmetro V (limitante de la velocidad).ReaccinCinticaModificadoresLas constantes cinticas

Kinase2-P->Kinase2Henri-Michaelis-Menten(tipo predefinido - ecuacin en el archivo de ayuda)ningunoKm = 0,1V = 10


Reaccin 5Esta reaccin conviertela enzima I-a la forma activade la enzima-A(a travs de una fosforilacin) y est catalizada porKinase2-P.En trminos de cintica, esto es similar a la dereaccin 3, en el que se utiliza el mismotipo de cintica definida por el usuario.antes de definir la cintica de esta reaccin entonces tienes quedefinir el tipo "de Michaelis-Menten (enzima explcita)".ReaccinCinticaModificadoresLas constantes cinticas

Enzima-i->Enzima-Ade Michaelis-Menten (enzima explcito)

Kinase2-P(E)Kcat = 1Km = 0,01


Reaccin 6Esta reaccin conviertela enzima-Aen su forma inactivade la enzima-i, la desfosforilacin deKinase2-P, catalizada por una fosfatasa.Esta ltima no est representada explcitamente en el modelo, pero su concentracin es parte del parmetro V (limitante de la velocidad).ReaccinCinticaModificadoresLas constantes cinticas

Enzima-A->Enzima-iHenri-Michaelis-Menten(tipo predefinido - ecuacin en el archivo de ayuda)ningunoKm = 1V = 1


Reaccin 7Esta reaccin es parte de la seccin de metabolismo.ConvierteSenM.La enzima de esta reaccin no est representada explcitamente en el modelo, pero su concentracin es parte del parmetro V (limitante de la velocidad).ReaccinCinticaModificadoresLas constantes cinticas

S=MReversible Michaelis-Menten(tipo predefinido - ecuacin en el archivo de ayuda)ningunoKms = 1Kmp=1Vf = 100Vf = 10


Reaccin 8Esta reaccin es parte de la seccin de metabolismo.ConvierteMenP1y es catalizada porla enzima-una.Debido a que la enzima es una variable del modelo es necesario definir untipo de cintica definida por el usuariocomo Gepasi 3 no viene con ningn tipo en el que la concentracin de enzima aparece explcitamente en la ecuacin.Antes de definir la cintica de esta reaccin entonces tienes quedefinir el "rev. de Michaelis-Menten (enzima explcita)" tipo.ReaccinCinticaModificadoresLas constantes cinticas

M=P2rev.de Michaelis-Menten (enzima explcito)

Enzima-AKcatf = 2.000Kms = 1kcatr = 1Kmp = 1


Reaccin 9Esta reaccin es parte de la seccin de metabolismo.ConvierteMenP2.La enzima de esta reaccin no est representada explcitamente en el modelo, pero su concentracin es parte del parmetro V (limitante de la velocidad).ReaccinCinticaModificadoresLas constantes cinticas

M=P2Reversible Michaelis-Menten(tipo predefinido - ecuacin en el archivo de ayuda)ningunoKms = 1Kmp = 1Vf = 180Vf = 1


El examen de las relaciones de conservacinMuchos esquemas de la va metablica contienen relaciones de conservacin de masas que se deben tener en cuenta para poder llevar a cabo la simulacin.Estas relaciones a menudo toman la forma de los ciclos de restos conservados [Hofmeyret al.(1986). Eur. J. Biochem155631-641], tales como el par NAD-NADH donde la concentracin total de la fraccin de NAD se conserva durante todo el tiempo curso (si la biosntesis y degradacin de NAD no se considera).Otras relaciones de conservacin son ms difciles de interpretar, ya que son sumas algebraicas de las concentraciones de metabolitos en que algunos toman un signo negativo.En cualquier caso, no es posible ejecutar una simulacin sin identificar primero todas las relaciones de conservacin.Por suerte, Gepasi detecta automticamente todas las relaciones de conservacin de masa en un camino de la estequiometra (usando el mtodo descrito en [Reder (1988)J.Theor.Biol.135175-20]. El usuarionotenga que identificarlos (que pueden ser bastante difciles de identificar por la inspeccin). Para comprobar las relaciones de conservacin de masa de un modelo que debe ir a ladel modelo de definicinde pgina y pulse el botn etiquetadoRestos.Lava se considera aqucontiene tres ciclos de restos conservados (los pares de enzimas), fig.La figura 7 muestra cmo podemos inspeccionarlos con Gepasi.El cuadro denominadoMasa totalmuestra el (conservada) masa total de los metabolitos seleccionados en la lista.Tenga en cuenta que esto slo es igual a la concentracin total si el modelo tiene un solo compartimento de volumen unitario (como es el caso de este ejemplo).

Las propiedades de metabolitosEn Gepasi propiedades metabolitos se encuentran en un cuadro de dilogo (Fig. 8) que se llama desde elmodelo de definicinpgina pulsando elmetabolitosbotn.Este cuadro de dilogo muestra 10 metabolitos en cada momento;para ver las otras pulseMs ...tantas veces como sea necesario (ciclos de nuevo a la primera 10).Para este modelo, un solo metabolito se deja fuera de la primera 10.Cambio de nombresSi por alguna razn usted desea cambiar el nombre de un metabolito simplemente edite su nombre en la columna de la izquierda en este cuadro de dilogo.Las variables o parmetros?Los metabolitos pueden ser variables o parmetros del modelo.Por defecto todos son varibles,es decir,se permite su concentracin vara durante un transcurso de tiempo o el clculo del estado estacionario.En estemodelo particular,los siguientes metabolitos son fijos (parmetros):de seal, ya que no se transforma por cualquier reaccin;s,P1yP2para asegurarse de que la seccin metablica pueden alcanzar un estado de equilibrio.para ajustar la concentracin de estos metabolitos es constante a lo largo de las simulaciones, marque la casilla en la columna tituladafijo(Fig. 8).Las concentraciones inicialesCada metabolito necesita ser ajustado a una concentracin inicial.Este es el valor de la concentracin en el beggining de un curso de tiempo, o la aproximacin inicial para el clculo de estado estacionario.Las concentraciones iniciales se establecen en el mismo cuadro de dilogo (Fig. 8) en los campos de edicin tituladoConcentracin inicial..Tenga en cuenta que los participantes de la cascada de la enzima se ajustan a estar en su forma inactiva en el estado inicial.Los compartimentosPor ltimo, en los modelos de mltiples compartimentos tambin debe seleccionar el compartimento donde cada metabolito reside pulg Como este modelo tiene un solo compartimiento, no hay nada que hacer.De lo contrario, tendra que hacerlo en la columna de la derecha.Creacin de funciones de monitorizacinCuando se ejecuta una simulacin, salidas GEPASI (en la seleccin del usuario) las concentraciones de metabolitos, los flujos, la elasticidad y coeficientes de control (ver [Fell (1992)Biochem.286313-330] para una revisin), tiempos de paso [Easterby (1981). Biochem199155-161] y Indices de estabilidad.Sin embargo, a menudo se requiere que las funciones de esos datos en bruto se calcular tambin.En elmodelo considerado aququeremos seguir la relacin de los flujos haciaP1yP2.Lo ideal sera que esto sera simplemente sus relaciones, pero como denominador podra ser cero esto causara Gepasi para abortar la simulacin.As definimos esta funcin como:

Pero tenga en cuenta que esta funcin no es vlida para valores de flujo, ya sea cerca de 0.00001.Higo.La figura 9 muestra cmo podra ser definido en Gepasi.En primer lugar debe estar en elmodelo de definicinde pgina, en el que pulsa elFuncionesbotn para que aparezca este cuadro de dilogo.La funcin se define con smbolos abstractos que luego se asignan a los elementos de modelo apropiadas.As, la funcin se define como(un 1 e-5) / (B +1 E-5)y luego el smbolo deunasociado con el flujo de reaccin 8 yBcon la de reaccin 9.

Las tareas de simulacinUna vez que el modelo se ha definido uno puede entonces instruir Gepasi cules son las tareas que se quieren llevar a cabo.Esto incluye si la simulacin va a ser un curso de tiempo, el estado de equilibrio o ambos;qu datos se incluirn en th los archivos de salida y en qu formato;y si un informe se va a producir y con qu componentes opcionales.Todo esto se encuentra en elTareaspgina, se muestra en la figura.10.LaTareaspgina est dividida en tres secciones correspondientes a loscursos de tiempo,el estado de equilibrioyde informesopciones.Para elegir una de stas para la simulacin, marque la casilla inmediatamente debajo del ttulo de la seccin.Curso TiempoColoque una marca en la casilla de abajo las palabrasLapso de tiempode la izquierda para tener Gepasi despus ejecutar una simulacin de evolucin en el tiempo.Ajuste el punto final de la evolucin en el tiempo y el nmero de puntos de datos de muestreo equidistantes en los campos de edicin etiquetadosEnd TimeyPuntos.Como se necesitarn los datos de simulacin ms tarde (por ejemplo, para ser visualizados en elTerrenode pgina) debe escribir un nombre para el archivo de salida que se crear en la misma carpeta que el archivo de simulacin.Este archivo contendr los datos en formato ASCII (texto plano) para que se pueda leer fcilmente en otro software.Para seleccionar los elementos de simulacin para su inclusin en el fichero ouptut, pulse elEditarbotn.Con ello se abre un cuadro de dilogo donde se selecciona todos los elementos necesarios.Los datos correspondientes a cada uno de estos elementos se incluirn en una columna (la primera columna de la primera partida, etc.)Usted puede configurar el ancho de las columnas (en caracteres), ya sea que estn separados por comas, espacios o caracteres de tabulacin, si una primera fila con los ttulos ser incluida y si estos ttulos han de incluirse entre comillas dobles pueden ser orientados en laTareaspgina (ver Fig. 10)Estado estableColoque una marca en la casilla debajo de la palabrade estado estacionariode la izquierda para tener Gepasi tarde encontrar un estado de equilibrio del modelo.Los resultados de estado estacionario se pueden emitir en un archivo de texto como (pero independiente de los) archivo de datos de evolucin en el tiempo.Procede como se describe ms arriba paracurso de tiempopara establecer las propiedades de este archivo (pero tenga en cuenta que los dos archivos deben tener nombres diferentes).A menudo uno no requiere un archivo de datos de estado estacionario como uno va a leer los resultados desde el archivo de informe (vase ms adelante).Archivos de datos en el estado estacionario son importantes al realizar exploraciones de los parmetros, sin embargo.InformeEl informe es un archivo de texto con formato de una manera que hace que sea ms fcil de leer que los archivos de datos (que estn destinados para el trazado, su posterior anlisis con hojas de clculo, etc.)El archivo de informe contiene un resumen de los parmetros del modelo y los resultados de la evolucin en el tiempo y simulaciones de estado estable, ms los datos de anlisis de estabilidad y de control lineal.El archivo de informe siempre tiene un nombre derivado del archivo de simulacin, pero con un. txtextensin (en lugar de. gps).Para seleccionar la produccin de un archivo de salida puso una marca en la casilla debajo de la palabraInforme.A continuacin, seleccione las opciones que desee para el archivo de salida, usted puede incluir loscomentariosque escribi en ladeterminacin del modelo dela pgina, anlisis metablico de control (mca) yla estabilidad linealde anlisis de ndices y un resumen delanlisis estructural(efectuado tras [Reder (1988)J.Theor.Biol.135175 - 20]).Esto, adems de los resultados de la evolucin temporal y / o las simulaciones de estado estacionario.Despus de un transcurso de tiempo de forma interactivaSimulaciones del curso Tiempo se puede seguir de forma interactiva,es decir,un mximo de cuatro de simulacin (*) Los artculos se pueden seguir en la pantalla, mientras que los clculos estn llevando a cabo. Los artculos pueden ser seleccionados de la serie completa de parmetros, variables y funciones de monitorizacin.* Tenga en cuenta que los resultados de trazado despus de la simulacin termina no se limita a slo cuatro puntos,cualquierelemento puede ser utilizado en las parcelasdespus deque finalice la simulacin.Pulse laSeleccin de datosbotn para mostrar un cuadro de dilogo en el que elegir los cuatro elementos de inters.En el presente caso (vase la fig. 11 a continuacin) son las concentraciones transitorias dekinase1-p,kinase2-p,-un enzimay el flujo deP1formacin (reaccin 8).La velocidad de ejecucin de la simulacin se puede reducir colocando el control de seguimiento a la derecha por debajo de lams rpidovalor.La simulacin tambin se puede ejecutar en "tiempo real".Si se selecciona esta ltima opcin Gepasi intenta procesar la simulacin a la tasa de una unidad de tiempo (simulado) por segundo de tiempo real.Por supuesto, esto slo ser posible si los clculos reales se pueden procesar a esta velocidad.Computadoras lentas de procesamiento de simulaciones de modelos de gran tamao probablemente no ser capaz de mantener este ritmo.(Adems, si la unidad de tiempo en el modelo no es el segundo que esto, obviamente, no es "tiempo real".)Para iniciar la simulacin de imprenta elRunbotn.La simulacin puede ser interrumpida en cualquier momento pulsando lapausabotn.En este estado, cualquiera de los cuatro elementos se puede cambiar editando el valor en el cuadro de texto correspondiente a la izquierda.Al pulsar el mismo botn de nuevo (ahora marcadoContinuar) continuar la simulacin en el que se detuvo teniendo en cuenta la perturbacin (s) introducida.Para abortar una simulacin de imprenta en el botnDetener.

Simulaciones de exploracinGepasi tiene la capacidad de ejecutar automticamente una serie de simulaciones, donde algunos de los parmetros se cambian de una simulacin a la siguiente.Este servicio es muy til, ya que permite que uno mira para las propiedades del modelo de muchas regiones del espacio de parmetros.Simulaciones de exploracin se configuran en elScanpgina se muestra en la figura.13. Esta pgina est dividida en dos secciones.La seccin superior, tituladaArtculos disponibleses donde selecciona los parmetros para escanear;la seccin inferior, tituladoelementos de exploracines donde aparecern los elementos seleccionados y sus propiedades se pueden establecer.

Habilitacin simulaciones de escaneoPara establecer Gepasi en modo de exploracin, hay que pulsar el botnActivaren elScanpgina (a la derecha).Este botn cambiar entonces su ttulo aDesactivary usted debe presionar de nuevo cada vez que desee volver al modo de simulacin nica.Seleccin de los parmetros para escanearDespus de activar el modo de exploracin, usted tiene que seleccionar los parmetros a analizar.Esto se hace en la seccin superior (Artculos disponibles): las cuatro clases de parmetros se presentan en el lado izquierdo, seleccione uno de los dos para tener los elementos reales de esa clase que aparecen en el cuadro de lista de la derecha.Seleccione un elemento de la derecha y pulse el botnAadirpara seleccionarla para escanear.Puede seleccionar tantos parmetros como desee.Sin embargo, tenga en cuenta que el nmero de simulaciones para ejecutar crecer exponencialmente con el nmero de parmetros de anlisis, si la digitalizacin se va a hacer en una malla regular (ver ms abajo).Para el ejemplo en cuestin slo seleccionaremos [seal] i, la concentracin inicial dela seal.Ajuste de los lmites de la exploracinDespus de haber seleccionado los parmetros que uno necesita para establecer los lmites de la exploracin, as como la forma en que se va a ejecutar.Esto se hace en la seccin inferior de laScanpgina (elementos de exploracin, ver fig. 13).1. Seleccione la primera opcin del cuadro de lista de la izquierda2. Rellena las casillas marcadasMinyMaxcon los lmites inferior y superior de la exploracin.En este caso, utilice el 0,3 y el 0,7.3. Rellene la casillaDensidadcon el nmero de simulaciones que quieres ver ejecutado con valores entre los lmites.En este caso 50.4. Marque la casillalogartmicapara que los valores distribuidos de manera uniforme en el espacio logartmico, o lo contrario, deje la casilla sin marcar para que los valores distribuidos de manera uniforme en el espacio lineal.Por lo general, uno choses un espaciamiento logartmico si los lmites inferior y superior difieren en ms de un orden de magnitud.En este ejemplo, deje la casilla vaca.5. Elijacuadrcula regularsi quieres Gepasi para generar valores igualmente espaciados entre las fronteras.Elija cualquiera de las tres distribuciones aleatorias para tener los valores distribuidos al azar:Uniformedifunde los valores entreMinyMax, con una distribucin uniforme,normalser difundir los valores en torno a unamediayStd.Dev.(las cajas deMinyMaxsostendrn estos valores) con la distribucin normal;Pos.Normalhar lo mismo comonormalexcepto que los nmeros negativos no se utilizan, slo los positivos (tiles si el parmetro no puede tomar valores negativos).Para este ejemplo, seleccionecuadrcula regular.6. Seleccionar el siguiente elemento en el cuadro de lista de la izquierda y vuelva al paso nmero 2 hasta que todos los parmetros se han tratado.

RESULTADOSEvolucin temporal y de estado establePara esta simulacin sencilla la concentracin de lasealse ha establecido en 1, el doble del valor tanto de lakapara la reaccin 1yKipara la reaccin 2. Se simul la simulacin curso de tiempo de los primeros 5 segundos con 50 puntos de muestreo y se sigui de forma interactiva en elcurso de tiempo dela pgina, como se representa enla fig.11. de que uno puede ver quekinase1rpidamente se convierte en un 99,9% fosforilada,kinase2toma un poco ms de tiempo para convertirse en 90,8% fosforilada yenzima-aes ms lento el aumento de su concentracin, pero despus de 2,3 segundos que an no ha saturado (y ya es el 97,2% del total).el flujo a travsde reaccin 8es despus de 2,3 segundos 82.8.Figura 12, obtenido directamente de la pgina Plot, representa la evolucin en el tiempo de todas las especies de la enzima.La enzima que se activa ms rpido es que ms cerca desealen la va (Kinase1/Kinase1-P), mientras que el que est ms lejos (Enzyme-i/Enzima-A) la ms lenta.

Los resultados de estado estacionario estn disponibles en elarchivo de informey se resumen en las Tablas 1-3 a continuacin.En esta [Seal] la mayor parte del flujo metablico va haciaP1y la mayora de las enzimas de la cascada estn en sus formas activas.En este estado, el control del flujo haciaP1es bsicamente todo en la reaccin 7;esto significa que, en este estado, la mejor manera de aumentar el flujo sera la mejora de la velocidad de reaccin 7. Pero en cuenta que esto no es un resultado general, slo se aplica a este estado.Los resultados de la siguiente seccin mostrar que en otros niveles de [seal] el control de este flujo se distribuye entre muchos ms pasos.Tabla 1 - flujos

reaccin (s)flujo

1 y 23.332

3 & 49.008

5 y 60.4970

790.50

882.95

97.556

Tabla 2 - concentraciones

metabolitoconcentracin

Kinase10.000993

Kinase1-P0.999

Kinase20.0917

Kinase1-P0.908

Enzima-i0.0121

Enzima-A0.988

M0.0438

Tabla 3 - Control de flujo deP1

reaccin (s)coeficiente de control de flujo.

1 y 20.000

30.002

4-0.002

50.002

6-0.002

70.995

80.009

9-0.009

La respuesta de los flujos de salida a la concentracin deSealTodos los parmetros se configurancomo antesexcepto por [seal], que ahora oscila entre 0,3 y 0,7.La Figura 14 muestra la dependencia de los dos flujos de salida metablicos en [seal].De esto podemos ver que hay un cambio muy fuerte en los flujos de cooperacin.Para los valores de [seal] por debajo de 0,5 la mayor parte del flujo metablico de salida va haciaP2mientras que a valores superiores a 0,5 se va todo aP1, la transicin que tiene caractersticas de un interruptor.

La figura 15 muestra el coeficiente de respuesta con particiones del flujo aP1hacia [seal].A valores de [Seal] alrededor de 0,5 (en donde se activa el interruptor de) la respuesta del flujo aP1es muy grande, y es cercana a cero en otros puntos, lo que confirma que el efecto de la cascada de la enzima es para aplastar la seal lineal en una curva sigmoidea muy empinada.

El efecto de la concentracin de la seal en la distribucin de control para el flujo haciaP1se representa en la figura.16. A continuacin [seal] = 0,5 el control se distribuye entre muchos pasos.Las reacciones de activacin de los ciclos de la enzima todos tener un control negativo sobre el flujo de referencia, mientras que las reacciones de activacin tienen un control positivo.Reacciones 1 y 2 pueden tener un control bastante grande mientras que las reacciones 3, 4, 5 y 6 tienen coeficientes de control de 1 o -1 (que son, por supuesto, no es pequeo!) En cuanto a las reacciones que forman la seccin metablica, por debajo de [ seal] = 0,5 reaccin 8 tiene un coeficiente de control de 1 sobre su propio flujo (que es prcticamente cero por encima [seal] = 0,5);mientras que las reacciones y 7 y 9 tienen coeficientes de control de 0,8 y -0,8, respectivamente.Es importante darse cuenta de que, aunque hay muchas coeficientes control con valores de 1 y uno que puede ser mayor que 100 la suma de todos los coeficientes de control es siempre la unidad, como se ha demostrado por primera vez por Kacser y Burns ((1973)Symp.Soc.Exp .. Biol.27, 65-104 o su reimpresin: Kacser. et al(1995). Biochem.Soc.Trans23, 341-366).La transicin entre los dos regmenes en [seal] = 0,5 es de nuevo muy fuerte, se asemeja a una transicin de fase o un interruptor.

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