Dynamisk modellering av Reg1-aktiverad feedback i Snf1-signalvägen i Saccharomyces cerevisiae

Abstract

Snf1-signalvägen har en central roll i näringsupptag och användandet av alternativa kolkällor till glukos i jästen Saccharomyces cerevisiae. I denna signalväg har en potentiell feedback-loop observerats hos uttrycket av SUC2, en gen som är fundamental för utnyttjandet av alternativa kolkällor. Mekanismen bakom denna feedback-loop är okänd. En hypotes är att aktivering av Reg1-proteinet i sin tur påverkar uttrycket hos SUC2. För att undersöka detta användes dynamisk modellering där matematiska modeller försökte beskriva trenden hos datan genererades. Dessa modeller bestod av ordinära differentialekvationer grundade i massverkans lag. Stabilitetsanalys och strukturell identifierbarhetsanalys genomfördes för att få information om modellernas egenskaper. Genom kontinuerlig optimering med främst Quasi-Newtonmetoden passades modellerna till datan. Detta gjordes med minimering av en kostnadsfunktion. Känslighetsanalys utfördes på optimerade modeller för att undersöka de ingående parametrarna och deras rimlighet. Den första modellen som presenteras i rapporten kunde inte fånga trenden hos datan och hade heller inte önskvärda egenskaper såsom stabilitet och bra prediktionsförmåga. Den alternativa modellen som introduceras kunde fånga trenden hos datan på ett tillfredsställande sätt, men saknade också de egenskaper som är väsentliga för en kraftfull modell. Ingen av de presenterade modellerna lyckades klargöra eller förtydliga mekanismen bakom feedbacksystemet. Fler modellstrukturer måste undersökas och fler experiment utvecklas och genomföras för att kunna testa nya modeller och därmed ge större insikt kring mekanismerna hos denna signalväg.