Entwicklung von Methoden zur automatischen Generierung, grafischen Darstellung und interaktiven Analyse von metabolischen Netzwerken

Schunk, Ralph Oliver (2006). Entwicklung von Methoden zur automatischen Generierung, grafischen Darstellung und interaktiven Analyse von metabolischen Netzwerken. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Die große Anzahl der metabolischen Reaktionen und der an ihnen beteiligten Komponenten kann nur mit Methoden zur automatisierten Darstellung und Analyse von metabolischen Netzwerken erforscht werden. Mit dem CUBIC Pathway Editor "Cupe" existiert jetzt ein Programm, das auf einzigartige Art und Weise die Generierung, Darstellung und Analyse von Stoffwechselnetzwerken mit den aktuellsten Methoden zum automatischen Zeichnen von Graphen verbindet. Dank eines integrierten Datenbestandes von ca. 32.000 Reaktionen und ca 47.000 Komponenten bietet Cupe zudem die größte Reaktionsdatenbank unter allen bisher bekannten Programmen für die Stoffwechselanalyse. Der Anwender wird sowohl bei der manuellen als auch bei der automatischen Erzeugung von metabolischen Netzwerken unterstützt und hat mit Cupe die Möglichkeit, alle Netzwerkelemente völlig frei zu formatieren. Besonders die Fähigkeit, von Cupe Subnetzwerke in Superknoten bzw. Clustern zusammenzufassen und einen Metabolitpool zu verwalten, erlaubt es, den Graphen eines Reaktionsnetzwerks erheblich zu vereinfachen. Dadurch ist es möglich geworden, die Lesbarkeit automatisch gezeichneter Graphen deutlich zu verbessern. Mit der Entwicklung der "Cubic-Sparse-Matrix" verfügt "Cupe" über ein neuartiges und effizientes Datenmodell. Auf der Grundlage dieses Datenmodells konnte die "Mengenlehre für metabolische Netzwerke" für die Vergleichende Analyse von Reaktionsnetzwerken entwickelt werden. Weitere Analysemethoden können über die einfach zu bedienende Erweiterungsschnittstelle zu Cupe hinzugefügt werden. Die verschiedenen Module von Cupe verknüpfen so zahlreiche Forschungsgebiete und bilden dadurch eine interdisziplinäre Forschungs- und Ausbildungsplattform, deren Weiterentwicklung über das im Internet bereitgestellte "Cupe Knowledge Portal" koordiniert wird.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated title:

Title	Language
Development of methods for automatic generation, graphically representing and interactive analysis of metabolic networks	English

Translated abstract:

Abstract

Language

The large number of metabolic reactions and components involved therein can only be investigated by using methods for automated representation and analysis of metabolic networks. The new CUBIC Pathway Editor "Cupe" uniquely combines the generation, representation and analysis of metabolic networks with the most current methods for automatic graph drawing. With its integrated metabolic data set of approx. 32000 reactions and approx. 47000 components, Cupe offers the largest reaction database of all known programs for metabolic analysis. The Cupe user is being supported during the manual as well as during the automatic creation of metabolic networks and due to Cupe has the possibility to completely freely format all network elements. Cupe is able to summarize sub networks in superknots respectively clusters and is able to maintain a metabolite pool. These abilities in particular allow Cupe to substantially simplify the graph of a reaction network. It thus became possible to clearly improve the legibility of automatically drawn graphs. With the development of the "Cubic-Sparse-Matrix", Cupe has a novel and efficient data model at its disposal. Based on this data model the "set theory for metabolic networks" has been developed. It is being used for the comparative analysis of reaction networks. An easy to use plug-in interface allows the addition of further analysis methods to Cupe. The different modules of Cupe thus link numerous scientific fields of research and thereby build up an interdisciplinary research and training platform. Its further development will be coordinated through the internet-based "Cupe Knowledge Portal".

English

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