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Erschienen in:

2022 | OriginalPaper | Buchkapitel

Variable Stabilisation in Boolean Monotonic Model Pools

verfasst von : Samuel Pastva

Erschienen in: Computational Methods in Systems Biology

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

One of the central issues in logical modelling is whether a certain property of the model emerges due to its topological structure (i.e. its influence graph), or due to its dynamical structure (i.e. its logical update functions). In this paper, we practically evaluate a previously proposed formal instrument for studying this question: monotonic model pools and their associated skeleton Boolean networks. Specifically, we propose a simplified over-approximation theorem for skeleton networks and study the emergence of variable stability in these systems. Additionally, we consider the notion of minimal stabilising interventions and show how to compute such interventions symbolically. We survey the practicality of this methodology on 100+ real-world Boolean networks.

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Beneš, N., Brim, L., Kadlecaj, J., Pastva, S., Šafránek, D.: AEON: attractor bifurcation analysis of parametrised Boolean networks. In: Lahiri, S.K., Wang, C. (eds.) CAV 2020. LNCS, vol. 12224, pp. 569–581. Springer, Cham (2020). https://doi.org/10.1007/978-3-030-53288-8_28CrossRef

Borriello, E., Daniels, B.C.: The basis of easy controllability in Boolean networks. Nat. Commun. 12(1), 1–15 (2021)CrossRef

Brim, L., Pastva, S., Šafránek, D., Šmijáková, E.: Robust control of partially specified Boolean networks. arXiv preprint arXiv:2202.13440 (2022)

Bryant, R.E.: Graph-based algorithms for Boolean function manipulation. Comput. IEEE Trans. 100(8), 677–691 (1986)CrossRef

Ciardo, G., Marmorstein, R., Siminiceanu, R.: The saturation algorithm for symbolic state-space exploration. Int. J. Softw. Tools Technol. Transfer 8(1), 4–25 (2006)CrossRef

De Jong, H.: Modeling and simulation of genetic regulatory systems: a literature review. J. Comput. Biol. 9(1), 67–103 (2002)CrossRef

Eisenack, K., Petschel-Held, G.: Graph theoretical analysis of qualitative models in sustainability science. In: Working Papers of 16th Workshop on Qualitative Reasoning, pp. 53–60 (2002)

Helikar, T., et al.: The cell collective: toward an open and collaborative approach to systems biology. BMC Syst. Biol. 6(1), 1–14 (2012)CrossRef

Kauffman, S.A.: Metabolic stability and epigenesis in randomly constructed genetic nets. J. Theor. Biol. 22(3), 437–467 (1969)CrossRef

10.

Kaufman, M., Soulé, C., Thomas, R.: A new necessary condition on interaction graphs for multistationarity. J. Theor. Biol. 248(4), 675–685 (2007)CrossRef

11.

Klarner, H., Bockmayr, A., Siebert, H.: Computing maximal and minimal trap spaces of Boolean networks. Nat. Comput. 14(4), 535–544 (2015). https://doi.org/10.1007/s11047-015-9520-7CrossRef

12.

Kuipers, B.: Commonsense reasoning about causality: deriving behavior from structure. Artif. Intell. 24(1–3), 169–203 (1984)CrossRef

13.

Le Novere, N., et al.: Biomodels database: a free, centralized database of curated, published, quantitative kinetic models of biochemical and cellular systems. Nucleic Acids Res. 34, D689–D691 (2006)CrossRef

14.

Mandon, H., Su, C., Haar, S., Pang, J., Paulevé, L.: Sequential reprogramming of Boolean networks made practical. In: Bortolussi, L., Sanguinetti, G. (eds.) CMSB 2019. LNCS, vol. 11773, pp. 3–19. Springer, Cham (2019). https://doi.org/10.1007/978-3-030-31304-3_1CrossRef

15.

Naldi, A., Berenguier, D., Fauré, A., Lopez, F., Thieffry, D., Chaouiya, C.: Logical modelling of regulatory networks with GINsim 2.3. Biosystems 97(2), 134–139 (2009)CrossRef

16.

Ostaszewski, M., et al.: COVID-19 disease map, building a computational repository of SARS-CoV-2 virus-host interaction mechanisms. Sci. Data 7(1), 1–4 (2020)CrossRef

17.

Paulevé, L., Richard, A.: Static analysis of Boolean networks based on interaction graphs: a survey. Electron. Notes Theor. Comput. Sci. 284, 93–104 (2012)CrossRef

18.

Remy, É., Ruet, P., Thieffry, D.: Graphic requirements for multistability and attractive cycles in a Boolean dynamical framework. Adv. Appl. Math. 41(3), 335–350 (2008)CrossRef

19.

Richard, A.: Negative circuits and sustained oscillations in asynchronous automata networks. Adv. Appl. Math. 44(4), 378–392 (2010)CrossRef

20.

Richard, A., Comet, J.P.: Necessary conditions for multistationarity in discrete dynamical systems. Discret. Appl. Math. 155(18), 2403–2413 (2007)CrossRef

21.

Schwieger, R., Siebert, H.: Graph representations of monotonic Boolean model pools. In: Feret, J., Koeppl, H. (eds.) CMSB 2017. LNCS, vol. 10545, pp. 233–248. Springer, Cham (2017). https://doi.org/10.1007/978-3-319-67471-1_14CrossRef

22.

Schwieger, R., Siebert, H.: Structure and behavior in Boolean monotonic model pools. Biosystems 214, 104610 (2022)CrossRef

23.

Soulé, C.: Graphic requirements for multistationarity. ComPlexUs 1(3), 123–133 (2003)CrossRef

24.

Su, C., Paul, S., Pang, J.: Controlling large Boolean networks with temporary and permanent perturbations. In: ter Beek, M.H., McIver, A., Oliveira, J.N. (eds.) FM 2019. LNCS, vol. 11800, pp. 707–724. Springer, Cham (2019). https://doi.org/10.1007/978-3-030-30942-8_41CrossRef

25.

Thomas, R.: On the relation between the logical structure of systems and their ability to generate multiple steady states or sustained oscillations. In: Numerical Methods in the Study of Critical Phenomena, pp. 180–193. Springer (1981). https://doi.org/10.1007/978-3-642-81703-8_24

26.

Thomas, R., Kaufman, M.: Multistationarity, the basis of cell differentiation and memory II. Logical analysis of regulatory networks in terms of feedback circuits. Chaos Interdisc. J. Nonlinear Sci. 11(1), 180–195 (2001)

Titel: Variable Stabilisation in Boolean Monotonic Model Pools
verfasst von: Samuel Pastva
Verlag: Springer International Publishing
Buch: Computational Methods in Systems Biology
Print ISBN: 978-3-031-15033-3

Electronic ISBN: 978-3-031-15034-0

Copyright-Jahr: 2022
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-15034-0_6

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