Введение
1 Современные представления о детерминации сегментов у дрозофилы. Обзор литературы . 10
1.1 Эмбриогенез дрозофилы 10
1.2 Сеть генов сегментации 12
1.3 Об использовании мутантов для анализа регуляторных взаимодействий 14
2 Материал и методы 18
2.1 Материал 18
2.2 Методы обработки цифровых изображений 20
2.3 Извлечение характерных признаков из одномерных картин экспрессии 23
2.3.1 Сплайновая аппроксимация 25
2.3.2 Быстрое избыточное двоичное вейвлет-преобразовапие . 26
2.4 Обобщение метода SVM на случай регрессионного оценивания . 28
2.5 Метод генных сетей 32
2.5.1 Базовая концепция модели 32
2.5.2 Уравнения модели 34
2.5.3 Оптимизация параллельным численным отжигом Лама . 36
2.5.4 Биологический анализ генных сетей 37
2.6 Базы данных 38
2.6.1 Реляционная модель данных и реляционные СУБД 38
2.6.2 Информационные технологии создания интерфейсов 39
3 Метод получения количественных данных по экспрессии генов сегментации 41
3.1 Сегментация изображений 42
3.1.1 Приведение изображений в стандартную ориентацию . 43
3.1.2 Построение гладкой маски эмбриона 45
3.1.3 Получение количественных данных 45
3.2 Удаление фонового сигнала 48
3.2.1 Определение неэкспрессирующих областей 50
3.2.2 Выделение опорных точек 51
3.2.3 Аппроксимация фонового сигнала 52
3.2.4 Удаление фона 53
3.2.5 Особые случаи 53
3.2.6 Оценка точности метода 54
3.3 Определение возраста эмбриона 56
3.3.1 Формирование обучающей выборки эмбрионов 59
3.3.2 Предсказание возраста эмбрионов 63
3.4 Регистрация картин экспрессии генов у эмбрионов 64
3.4.1 Аффинное преобразование 65
3.4.2 Оценка точности метода регистрации 67
3.5 Конструирование интегрированных картин экспрессии генов сегментации 69
Динамическая природа позиционной информации 73
4.1 Концепция позиционной информации 73
4.2 Градиенты морфогенов 76
4.3 Модель "французского флага" 78
4.4 Сдвиги областей экспрессии генов сегментации 79
4.5 Динамическая позиционная информация 88
Регуляторные взаимодействия в сети генов gap 91
5.1 Анализ регуляторных механизмов, контролирующих экспрессию ге
нов gap 92
5.1.1 In silico реконструкция сети генов gap 92
5.2 Анализ полученных генных сетей 94
5.2.1 Анализ коэффициентов матрицы регуляторных взаимодействий 95
5.2.2 Графический анализ регуляции в системе генов gap 98
5.2.3 Пять базовых регуляторных механизмов позиционирования областей экспрессии генов gap 103
5.3 Механизм сдвига границ областей экспрессии генов gap Ill
Создание атласа экспрессии генов сегментации во времени и пространстве 117
6.1 Модель данных 118
6.2 Архитектура системы 121
6.2.1 Java-серверы приложений 122
6.2.2 Визуализация количественных и преобразованных данных . 123
6.2.3 Визуализация динамики экспрессии генов 123
6.3 Объем данных 124
6.4 Веб-интерфейс 124
6.5 Практическое использование FlyEx 126
7 Анализ ранее разработанных и новых методов и моделей 128
7.1 Методы получения количественных данных из изображений . 128
7.2 Количественные данные по экспрессии генов сегментации 131
7.3 Математические модели детерминации сегментов и процесса сегментации 133
7.3.1 Модели реакции-диффузии, основанные на модели Тьюринга 133
7.3.2 Модели реакции-диффузии Мейнхардта 134
7.3.3 Модели генных сетей 135
7.3.4 Предыдущие исследования, использовавщие метод генных сетей 136
7.3.5 Представление о системе генов gap как о динамической системе138
7.3.6 Пределы применимости модели 140
Выводы 143
Список литературы
