thesis

Entwicklung von Methoden zur automatischen Generierung, grafischen Darstellung und interaktiven Analyse von metabolischen Netzwerken

Abstract

Die große Anzahl der metabolischen Reaktionen und der an ihnen beteiligten Komponenten kann nur mit Methoden zur automatisierten Darstellung und Analyse von metabolischen Netzwerken erforscht werden. Mit dem CUBIC Pathway Editor "Cupe" existiert jetzt ein Programm, das auf einzigartige Art und Weise die Generierung, Darstellung und Analyse von Stoffwechselnetzwerken mit den aktuellsten Methoden zum automatischen Zeichnen von Graphen verbindet. Dank eines integrierten Datenbestandes von ca. 32.000 Reaktionen und ca 47.000 Komponenten bietet Cupe zudem die größte Reaktionsdatenbank unter allen bisher bekannten Programmen für die Stoffwechselanalyse. Der Anwender wird sowohl bei der manuellen als auch bei der automatischen Erzeugung von metabolischen Netzwerken unterstützt und hat mit Cupe die Möglichkeit, alle Netzwerkelemente völlig frei zu formatieren. Besonders die Fähigkeit, von Cupe Subnetzwerke in Superknoten bzw. Clustern zusammenzufassen und einen Metabolitpool zu verwalten, erlaubt es, den Graphen eines Reaktionsnetzwerks erheblich zu vereinfachen. Dadurch ist es möglich geworden, die Lesbarkeit automatisch gezeichneter Graphen deutlich zu verbessern. Mit der Entwicklung der "Cubic-Sparse-Matrix" verfügt "Cupe" über ein neuartiges und effizientes Datenmodell. Auf der Grundlage dieses Datenmodells konnte die "Mengenlehre für metabolische Netzwerke" für die Vergleichende Analyse von Reaktionsnetzwerken entwickelt werden. Weitere Analysemethoden können über die einfach zu bedienende Erweiterungsschnittstelle zu Cupe hinzugefügt werden. Die verschiedenen Module von Cupe verknüpfen so zahlreiche Forschungsgebiete und bilden dadurch eine interdisziplinäre Forschungs- und Ausbildungsplattform, deren Weiterentwicklung über das im Internet bereitgestellte "Cupe Knowledge Portal" koordiniert wird

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