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Enregistrement W1990514789 · doi:10.1186/1752-0509-6-113

Stochastic Boolean networks: An efficient approach to modeling gene regulatory networks

2012· article· en· W1990514789 sur OpenAlexafffund
Jinghang Liang, Jie Han

Notice bibliographique

RevueBMC Systems Biology · 2012
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueGene Regulatory Network Analysis
Établissements canadiensUniversity of Alberta
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaUniversity of Alberta
Mots-clésGene regulatory networkBoolean networkComputer scienceProbabilistic logicSystems biologyComputationBiological networkComputational complexity theoryStochastic matrixSequence (biology)Boolean functionTheoretical computer scienceAlgorithmComputational biologyGeneBiologyMarkov chainArtificial intelligenceMachine learningGenetics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Various computational models have been of interest due to their use in the modelling of gene regulatory networks (GRNs). As a logical model, probabilistic Boolean networks (PBNs) consider molecular and genetic noise, so the study of PBNs provides significant insights into the understanding of the dynamics of GRNs. This will ultimately lead to advances in developing therapeutic methods that intervene in the process of disease development and progression. The applications of PBNs, however, are hindered by the complexities involved in the computation of the state transition matrix and the steady-state distribution of a PBN. For a PBN with n genes and N Boolean networks, the complexity to compute the state transition matrix is O(nN22n) or O(nN2n) for a sparse matrix. RESULTS: This paper presents a novel implementation of PBNs based on the notions of stochastic logic and stochastic computation. This stochastic implementation of a PBN is referred to as a stochastic Boolean network (SBN). An SBN provides an accurate and efficient simulation of a PBN without and with random gene perturbation. The state transition matrix is computed in an SBN with a complexity of O(nL2n), where L is a factor related to the stochastic sequence length. Since the minimum sequence length required for obtaining an evaluation accuracy approximately increases in a polynomial order with the number of genes, n, and the number of Boolean networks, N, usually increases exponentially with n, L is typically smaller than N, especially in a network with a large number of genes. Hence, the computational efficiency of an SBN is primarily limited by the number of genes, but not directly by the total possible number of Boolean networks. Furthermore, a time-frame expanded SBN enables an efficient analysis of the steady-state distribution of a PBN. These findings are supported by the simulation results of a simplified p53 network, several randomly generated networks and a network inferred from a T cell immune response dataset. An SBN can also implement the function of an asynchronous PBN and is potentially useful in a hybrid approach in combination with a continuous or single-molecule level stochastic model. CONCLUSIONS: Stochastic Boolean networks (SBNs) are proposed as an efficient approach to modelling gene regulatory networks (GRNs). The SBN approach is able to recover biologically-proven regulatory behaviours, such as the oscillatory dynamics of the p53-Mdm2 network and the dynamic attractors in a T cell immune response network. The proposed approach can further predict the network dynamics when the genes are under perturbation, thus providing biologically meaningful insights for a better understanding of the dynamics of GRNs. The algorithms and methods described in this paper have been implemented in Matlab packages, which are attached as Additional files.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,010
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,022
Tête enseignante GPT0,246
Écart entre enseignants0,223 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations85
Publié2012
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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