Φυσιολογία συστημάτων: προσομοίωση και ανάλυση του ενδοκυττάριου σηματοδοτικού μονοπατιού του EGFR

Abstract

The present thesis constitutes a pioneering research that introduces automated methods in order to study of the protein network of the epidermal growth factor receptor (EGFR) pathway. EGFR pathway exhibits biological complexity with non-linear interactions of large numbers of proteins and extensive overlaps among them. This thesis aims to develop and utilize a computational model for the EGFR pathway, in order to automatically generate accurate time series that describe the variations of the concentrations of different proteins. An additional goal is to create a model (graph) that represents the original pathway with the utmost accuracy. Time series analysis and accurate graph representation of the original network could reveal its structure and dynamics, as well as other network details that are impossible to be discovered experimentally, and even predict network behavior under different initial conditions.

Η παρούσα διατριβή αποτελεί μια πρωτοποριακή έρευνα που χρησιμοποιεί αυτοματοποιημένες μεθόδους για τη μελέτη του δικτύου των πρωτεϊνών του σηματοδοτικού μονοπατιού του υποδοχέα του επιδερμικού αυξητικού παράγοντα (EGFR), το οποίο εμφανίζει βιολογική πολυπλοκότητα με μη-γραμμικές αλληλεπιδράσεις μεγάλου αριθμού πρωτεϊνών και με εκτενείς επικαλύψεις. Η διατριβή αυτή στοχεύει στην ανάπτυξη και αξιοποίηση ενός υπολογιστικού μοντέλου για το μονοπάτι του EGFR, ώστε να προκύψουν αυτόματα ακριβείς χρονοσειρές που περιγράφουν τις μεταβολές των συγκεντρώσεων των διαφορετικών πρωτεϊνών. Στόχο επίσης αποτελεί και η δημιουργία ενός μοντέλου (γράφου), που θα αναπαριστά με τη μέγιστη δυνατή ακρίβεια το αρχικό μονοπάτι. Η ανάλυση χρονοσειρών και η ακριβής αναπαράσταση του αρχικού δικτύου με τη μορφή γράφου θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην αποκάλυψη της δομής και της δυναμικής του, ακόμα και στην πρόβλεψη της συμπεριφοράς του δικτύου κάτω από διαφορετικές αρχικές συνθήκες, καθώς και άλλων λεπτομερειών του δικτύου που είναι αδύνατο να αποκαλυφθούν πειραματικά.