动力学通量剖析模型中的参数估计与可辨识性
动力系统
2024-07-15 v1 定量方法
摘要
代谢通量是细胞内生命维持化学反应的速率，代谢物是其组成成分。确定这些通量的变化对于理解由代谢原因和后果引发的疾病至关重要。动力学通量剖析（KFP）是一种用于估计通量的方法，利用同位素标记实验的数据。 在这些实验中，同位素标记的营养物质通过代谢途径被代谢，并整合到下游代谢物库中。对每个代谢物在途径中的标记比例在多个时间点进行测量，并用于拟合包含通量作为参数的常微分方程模型。我们首先对将代谢途径图转换为由微分方程和代数约束组成的数学模型的过程进行推广。未标记代谢物比例的缩放微分方程包含与途径中代谢通量相关的模型参数。我们研究在仅在微分方程的稳态处收集数据的情况下，对通量参数的可辨识性。随后，我们给出在时间尺度分离（快-慢）情况下有效参数估计的准则。对包含不可逆和可逆反应的KFP实验的模拟数据进行贝叶斯参数估计，说明了通量估计的准确性和可靠性。这些分析提供的约束作为设计KFP实验以估计代谢通量的指南。
引用
@article{arxiv.2407.08844,
title = {Parameter Estimation and Identifiability in Kinetic Flux Profiling Models of Metabolism},
author = {Breanna Guppy and Colleen Mitchell and Eric Taylor},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.08844},
year = {2024}
}