Protein-protein etkileşim ağlarında yaklaşık stokastik simülasyon algoritmaları
(GAP-109-2020-10282)
Coordinator: Vilda Purutçuoğlu
Researchers: Ekin Can Erkuş, Selçuk Meriç Köstekçi, Ömür Uğur, Birdal Şenoğlu, Derya Altıntan
Duration: 1 January 2020 - 8 February 2023
Budget: 39,900 TL
Abstract
İlerleyen teknolojiyle beraber karmaşık biyolojik sistemler hakkında veri toplanması giderek kolaylaşmaktadır. Ancak henüz sistemlerin gerçek büyüklüğünü ve detayını açıklayabilen deneylerin yapılması maliyetli olduğu için ve daha fonksiyonları tam olarak çözülmeyen sistemlerde, sistemin ana işlevini açıklayan biyolojik/genetik etkinin neler olduğu bilinmediğinden, bu yapıları, öncelikle, bilgisayar ortamında yaratabilen metotlara ihtiyaç duyulmaktadır. Dolayısıyla sistemin, özellikle, stokastik davranışlarını açıklamaya yönelik bir çok simülasyon algoritması önerilmiştir. Nitekim bu algoritmalar eğer uzun süreli ve çok sayıda molekül sayısı kullanılarak çalıştırılırsa, sistemin deterministik simülasyonlarını yapmakta da kullanılabilmektedir. Biyolojik sistemlerin stokastik simülasyonlarında kullanılan algoritmalar, temelde, iki gruba ayrılır. Bunlar tam ve yaklaşık algoritmalardır. Tam stokastik simülasyon algoritmaları, tüm kimyasal olayların olasılıksal ifadesini açıklayan, kimyasal temel denklemine (chemical master equations) dayalıdır. Ancak bu algoritmalar, doğruluk bakımından sistem davranışını başarılı olarak açıklayabilse de, sistem büyüdükçe hesaplama zamanı bakımından, oldukça uzun süren metotlardır. Dolayısıyla sistemin aktivasyonunu yaklaşık olarak ifade eden, fakat hesaplama süresini kısaltan, yaklaşık algoritmalar, büyük sistem uygulamalarında önerilmektedir. Bu projede, yaklaşık stokastik simülasyon algoritmalarının bahsedilen problemlerinin çözümüne yardımcı olabilecek, dört yeni alternatif algoritma önerilmektedir. Projede geliştirilecek olan yaklaşık simülasyon algoritmalarıyla ve bunların R kodlarıyla, hem istatistik/matematik bilimlerindeki hesaplamalı çözümlere yeni öneriler getirilmesi, hem de gerçek sistem uygulamalarıyla biyoloji/genetik alan uzmanı araştımacılara sistem yapılarını daha iyi anlamalarına yardımcı olunması amaçlanmaktadır.