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Authors:

Sciascia, Ivan Arcangelo

Title:

Biophysical models for cellular dynamics: applications to metabolic pathways and microtubules kinetics

Year:

2015

Type of item:

Doctoral Thesis

Tipologia ANVUR:

Altro

Language:

Inglese

Keyword:

mathematical modelling; metabolic pathways; detailed kinetics models; structural kinetic modelling; image analysis; confocal microscopy; microtubules dynamics

Abstract (italian):

Gli strumenti di calcolo permettono la simulazione al calcolatore di processi biologici fornendo risultati che possono essere utilizzati per la costruzione di approcci computazionali/sperimentali per lo studio della dinamica dei processi cellulari. Nella mia Tesi di Dottorato ho descritto ed applicato metodi di calcolo per l’analisi quantitativa della dinamica di diversi processi cellulari. Il primo capitolo descrive i metodi matematici e computazionali utilizzati poi nelle applicazioni descritte nei capitoli successivi: la prima parte descrive i modelli cinetici dettagliati basati su equazioni differenziali ordinarie (ODEs) ed i modelli topografici e stechiometrici per simulare il metabolismo cellulare di microrganismi. Particolare attenzione è data all’applicazione di un metodo ibrido proposto in letteratura: lo Structural kinetic modeling (SKM). La seconda parte descrive alcuni metodi computazionali proposti in letteratura per l’analisi di serie di immagini su cellule viventi ottenute con la tecnologia della microscopia confocale. Sono descritti i metodi di calcolo che permettono il riconoscimento e la tracciatura automatica di comete di microtubuli. Il secondo capitolo descrive la ricerca che ho svolto con l’applicazione dei metodi quantitativi all’analisi dei percorsi metabolici cellulari di microrganismi. Si descrivono le applicazioni del metodo ODEs ed SKM e tramite simulazioni al calcolatore si analizzano le variazioni nell’output dei parametri cinetici considerando perturbazioni nell’input. Si descrive la stima di parametri attraverso il paragone tra dati sperimentali e simulati e si propone un metodo di costruzione di un indice di differenza parametrica che possa essere utile nella costruzione di un approccio computazionale/sperimentale all’analisi del metabolismo cellulare di microrganismi. Il terzo capitolo descrive la ricerca che ho svolto sull’analisi di immagini da microscopia confocale. Si descrivono le applicazioni dei metodi computazionali di rilevazione e tracciatura applicati allo studio della dinamica dei microtubuli, determinata a partire dall'analisi della crescita delle estremità positive grazie allo studio della proteina EB3, resa fluorescente mediante fusione traduzionale con GFP. Tali metodiche sono state applicate allo studio degli effetti dell'inattivazione della proteina Citron kinase sulla dinamica dei microtubuli e sull'angolo del fuso mitotico.

Product ID:

86714

Handle IRIS:

11562/908791

Deposited On:

April 13, 2015

Last Modified:

November 1, 2022

Bibliographic citation:

Sciascia, Ivan Arcangelo, Biophysical models for cellular dynamics: applications to metabolic pathways and microtubules kinetics

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