Фрактальные характеристики бактериальных геномов Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

150

Секция 9

О циклах в моделях генных сетей

В. П. Голубятников1, Л. С. Минушкина2 Институт математики СО РАН 2Новосибирский государственный университет Email: glbtn@math.nsc.ru DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10303

Найдены необходимые и достаточные условия существования цикла у шестимерной блочно-линейной динамической системы, моделирующей кольцевую генную сеть. Для таких систем размерности 3 показаны существование ([1]), а также единственность и устойчивость такого цикла. Гладкие аналоги таких систем рассматривались в [2,3].

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 18-01-000057) и СО РАН (грант 0314-20180011).

Список литературы

1. Голубятников В.П., Иванов В.В., Минушкина Л.С. О существовании цикла в одной несимметричной модели кольцевой генной сети // Сиб. журн. чистой и прикладной математики.. 2018. Т. 18, № 3. С. 27-35.

2. Аюпова Н.Б., Голубятников В.П., Казанцев М.В. О существовании цикла в одной несимметричной модели молекулярного репрессилятора // Сиб. журн. вычислит. математики. 2017. Т. 20, № 2. С. 121-129.

3. Колесов А.Ю., Розов Н.Х., Садовничий В.А. Периодические решения типа бегущих волн в кольцевых генных сетях // Известия РАН, сер. математическая. 2016. Т. 80, № 3. С. 67-94.

Поиск циклов в одной n-мерной модели кольцевой генной сети

В. С. Градов

Новосибирский государственный университет Email: gnets2008@outlook.com DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10304

Рассматривается блочно-линейная динамическая система размерности n, симметричная относительно циклической перестановки координат. Инвариантной областью такой системы является параллелепипед Q, расположенный в положительном ортанте n-мерного Евклидова пространства. Q разбивается плоскостями, параллельными координатным, на блоки, в каждом из которых система линейна. Назовем валентностью блока D количество соседних с ним блоков, в которые траектории системы могут переходить из D. Существует минимум две цепочки из 2n блоков валентности n-2, по которым могут проходить циклы системы. Установлены необходимые и достаточные условия существовании циклов в этих цепочках. Случай n=3 рассмотрен в [1].

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 18-01-00057). Список литературы

1. Голубятников В. П., Иванов В.В., Минушкина Л.С. О существовании цикла в одной несимметричной модели кольцевой генной сети // Сибирский журнал чистой и прикладной математики. 2018 Т. 18, № 3. С. 26-302.

Фрактальные характеристики бактериальных геномов

В. Д. Гусев\ Л. А. Мирошниченко1, Ю. П. Джиоев2 1Институт математики им. С. Л. Соболева 2НИИ Биомедицинских технологий ИГМУ Email: luba@math.nsc.ru DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10305

Под локальным ДНК-фракталом [1] авторы понимают цепочку из тандемно повторяющихся палиндромов или комплементарных палиндромов. Совокупность неслучайных цепочек такого типа, представленных в геноме микроорганизма, удобно использовать для сопоставления близкородственных объектов, в частности, чумной бактерии (Yersinia pestis) и бактерии псевдотуберкулеза (Yersinia pseudotuberculosis). Вторую принято считать прародительницей первой, но при близости геномов они радикально отличаются по своей патогенности. По результатам обработки полных геномов разных штаммов показано, что основные фрактальные структуры, выделяемые в геномах Yersinia pestis

Компьютерная биология

151

характеры и для псевдотуберкулеза, но обратное неверно: спектр фрактальных структур в геномах Yersinia pseudotuberculosis богаче, т.е. в них имеются структуры, отсутствующие в геномах чумной бактерии.

Работа выполнена при поддержке программы Фундаментальных Научных исследований РАН, проект № 0314-2019-0015.

Список литературы

1. Гусев В.Д., Мирошниченко Л.А., Чужанова Н.А. - Выявление фракталоподобных структур в ДНК-последовательностях // Information Science & Computing. International Book Series, №8: Classification, Forecasting, Data Mining. - ITHEA, Sofia, 2009.- P. 117-123.

Алгоритмы анализа экспериментальных медицинских данных

А. Г. Зотин\ К. В. Симонов2, Ю. А. Хамад3, М. А. Курако3, Т. В. Черепанова4 1Сибирский государственный университет науки и технологии им. акад. М. Ф. Решетнева 2Институт вычислительного моделирования СО РАН 3Сибирский федеральный университет

4Красноярский государственный медицинский университет имени проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого

Email: zotinkrs@gmail.com

DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10306

Исследование посвящено разработке вычислительной методики для оценки показателей процесса регенерации тканей с применением сетчатых никелид-титановых имплантатов с памятью формы в эксперименте [1]. Обработка и анализ данных наблюдений электронной микроскопии и классического гистологического исследования выполнялись с применением авторских алгоритмов и их модификаций. В качестве вычислительного инструментария для выделения внутренних геометрических черт экспериментальных изображений объектов интереса применялись алгоритмы шиарлет- и вейвлет-преобразований, а также алгоритмы построения упругих карт для эффективной визуализации данных [2]. Важным аспектом исследования являлось применение вычислительных средств предобработки данных для повышения контрастности и яркости анализируемых изображений на основе технологии Retinex [3].

Список литературы

1. Cherepanova T. V., Simonov K. V Study of the interaction between the implanted material and body tissues in the experiment // Medicine and High Technologies, 2018. № 3. P. 42-49.

2. Zotin A, Simonov K, Kapsargin F, Cherepanova T, Kruglyakov A, Cadena L. Techniques for Medical Images Processing Using Shearlet Transform and Color Coding. In: Favorskaya M, Jain L editors. Computer Vision in Control Systems-4. Intelligent Systems Reference Library, 2018. Vol. 136. P. 223-259. Springer, Cham.

3. Zotin A. Fast Algorithm of Image Enhancement based on Multi-Scale Retinex // Procedia Computer Science, 2018. Vol. 131. P. 6-9.

Моделирование патогенеза бурой ржавчины на листе пшеницы

У. С. Зубаирова1,2, А. В. Дорошков1,2, С. В. Николаев1, Д. А. Богуславский1, Д. А. Афонников1,2

1Институт цитологии и генетики СО РАН

2Новосибирский государственный университет

Email: ulyanochka@bionet.nsc.ru

DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10307

Бурая ржавчина (Puccinia recondita) поражает листья растений, в результате уменьшается их способность к фотосинтезу, что приводит к снижению урожайности пшеницы. Для изучения патогенеза этого заболевания используется широкий класс методов системной биологии, в том числе и компьютерные модели [1], которые рассматривают взаимодействие патоген-растение как комплексный процесс. В работе представлена клеточно-автоматная модель, позволяющая проводить вычислительные эксперименты для получения прогнозов относительно динамики развития инфекции на листе пшеницы с учетом сопротивляемости растений, клеточной структуры эпидермиса листа и механизмов проникновения возбудителя в ткань и клетки. Модель верифицирована на основе данных, полученных в результате анализа временной серии цифровых изображений фрагментов листьев пшеницы, зараженных спорами бурой ржавчины в лабораторных условиях. Пространство представлено равномерной сеткой, каждая