Создание SBGN модели ==================== .. |diagram| image:: /images/icons/Type-Diagram-icon.png .. |compartment| image:: /images/icons/compartment.png .. |entity| image:: /images/icons/entity.png .. |reaction| image:: /images/icons/reaction.png .. |folder| image:: /images/icons/folder.png .. |option| image:: /images/icons/option.png .. |simulate| image:: /images/icons/simulate.gif .. |save| image:: /images/icons/save.gif К моделям, испольщующим SBGN нотацию, относятся следующие *типы диаграмм*: - Модель SBML в нотации SBGN (SBML in SBGN notation); - Иерархическая модель SBML в нотации SBGN (SBML comp in SBGN notation). .. note:: Создание иерархической модели будет подробно обсуждаться в следующем :doc:`разделе ` На примере простейшей ферментативной реакции реакции разберем `создание SBGN модели `_ :ref:`(Рисунок 1) `. .. _Pic.1_2: .. figure:: images/diagrams/simple_model.png :width: 70% :alt: Простейшая модель :align: center Рисунок 1. SBGN диаграмма простейшей ферментативной реакции. Фермент (E1) катализирует метаболический процесс, в ходе которого потребляется субстрат (S1) и образуется продукт (S2). 1. Для **создания новой диаграммы**, во вкладке :guilabel:`Data` области :doc:`репозитория ` выберите проект и нажмите правой кнопкой мыши на нужную папку, в которой планируется создание диаграммы. В выпадающем списке нажмите на поле |diagram| New diagram. Далее в открывшемся окне выберите соответствующий *тип диаграммы*. 2. Добавьте на диаграмму :ref:`компартмент ` путем нажатия на иконку |compartment|. Присвойте компартменту *идентификатор* (cell) и *заголовок* (cell) в полях |option| name и |option| title, соответственно. .. warning:: *Заголовок* будет отображаться на диаграмме и может не соответствовать идентификатору элемента. После того, как компартмент/сущность создана, заголовок подлежит изменению, а *идентификатор* нет. 3. Добавьте :ref:`сущности ` в компартмент. Для этого нажмите на иконку |entity| на панели инструментов и затем на компартмент на диаграмме. В открывщемся окне присвойте сущности *идентификатор* и *заголовок* таким же образом, как и для компартмента. Далее выберите нужный тип сущности в поле |option| sbgb:enityType :ref:`(Рисунок 2) `. Ферменту (Е1) соответствует тип сущности - макромолекула (macromolecule), а субстрату (S1) и продукту (S2) - простое химическое вещество (simple chemical). .. note:: *Местоположение элементов* на диаграмме можно изменять посредством зажатия узла левой кнопкой мыши и перемещением в другое место на полотне .. _Pic.2_2: .. figure:: images/interface/E1_creation.png :width: 80% :alt: Создание сущности в веб-версии BioUML :align: center Рисунок 2. Пример создания сущности в веб-версии BioUML - создание макромолекулы - фермента Е1 .. note:: При создании сущности создается *переменная*, описывающая концентрацию или количество вещества соответствующей сущности. *Идентификатор переменной* образуется путем добавления “$” перед заданным ранее идентификатором сущности. Если сущность принадлежит компартменту, то имя переменной будет содержать и название компартмента, например, $compartment.entity. Присвоенное имя переменной будет указано во вкладке :guilabel:`Info` (инспектор свойств) в области :doc:`информационного окна ` в поле Role - VariableRole. 4. Добавьте :ref:`процесс ` - ферментативную реакцию. Для создания реакции нажмите на иконку |reaction|, расположенную на панели инструментов. В открывшемся окне в поле Reaction name введите *идентификатор реакции*. *Компоненты реакции* добавляются путем нажатия на ранее созданную сущность на диаграмме, выбора ее роли в поле Role и нажатия на кнопку :guilabel:`Add`. При добавлении компонентов реакции в столбце Variable указывается идентификатор переменной :ref:`(Рисунок 3) `. В этой реакции фермент (E1) будет модификатором (modifier), субстрат (S1) - реактантом (reactant) и продукт (S2) - продуктом реакции (product). .. _Pic.3_2: .. figure:: images/interface/simple_model_reaction.png :width: 100% :alt: Создание реакции :align: center Рисунок 3. Создание ферментативной реакции 5. Добавьте :ref:`формулу `. Формулу можно добавить в открывшемся окне при создании реакции в поле Formula либо в дополнительных свойствах реакции в опциях |folder| Kinetic law в поле |option| Formula. Для открытия дополнительных свойств реакции нажмите правой кнопкой мыши на узел, соответствующий процессу и перейдите в опции :guilabel:`Edit`. .. warning:: При создании формулы учитывайте, что *идентификатор переменной* включает знак "$", а перед параметром он не ставится. Для возведения в степень используется оператор "^", деления - "/", умножения - "*", "+" и "-" для сложения и вычитания, соответственно. Для данной реакции формула записывается следующим образом : ``k_cat*$cell.E1*$cell.S1``, где k_cat - параметр, соответствующий каталитической константе - величине, показывающей эффективность превращения субстрата в активном центре фермента; $cell.E1 и $cell.S1 - переменные, описывающие концентрацию фермента и субстрата, соответственно. 6. Добавьте :ref:`начальные значения для переменных и параметров `. После введения формулы внесенные *параметры* добавляются в области :doc:`поля операций ` во вкладке :guilabel:`Model` на горизонтальной панели и в открывшемся окне на вертикальной панели во вкладке :guilabel:`Variables`. *Значение параметра* выставляется в столбце Initial value :ref:`(Рисунок 4) `. .. _Pic.4_2: .. figure:: images/interface/simple_model_variables.png :width: 100% :alt: Добавление параметров :align: center Рисунок 4. Добавление значений параметров *Начальное значение для переменных* добавляется во вкладке :guilabel:`Entities` на вертикальной панели :guilabel:`Model` в столбце Initial value :ref:`(Рисунок 5) `. .. _Pic.5_2: .. figure:: images/interface/simple_model_entities.png :width: 100% :alt: Добавление начальных значений для переменных :align: center Рисунок 5. Добавление начальных значений для переменных .. warning:: Так как фермент не расходуется и не изменяется в ходе реакции (в отличие от субстрата), для переменной, соответствующей ферменту в столбце Constant ставится флаг. 7. Создайте :ref:`график `, отражающий результаты численного расчета модели. Для того, чтобы добавить переменную (переменные), перейдите во вкладку :guilabel:`Simulation` и затем в :guilabel:`Plot` :ref:`(Рисунок 6) `. .. _Pic.6_2: .. figure:: images/interface/simple_model_plot.png :width: 100% :alt: Создание графика :align: center Рисунок 6. Создание графика В *опциях графика* перейдите в |folder| [1] Plot и затем в |folder| Curves добавляются переменные. В |option| Title выберите нужную переменную из выпадающего списка :ref:`(Рисунок 7) `. .. _Pic.7_2: .. figure:: images/interface/simple_model_curves.png :width: 100% :alt: Добавление переменной на график :align: center Рисунок 7. Добавление переменной на график 5. Запустите :ref:`численный расчет модели `. Для этого в области поля операций на горизонтальной панели выберите вкладку :guilabel:`Simulation` и на вертикальной панели - :guilabel:`Engine`. В поле |option| Selected engine выберите *инструмент для численных расчетов модели* - ODE Simulation enпgine. В |folder| Java simulation engine обозначьте *начальное время расчетов* в поле |option| Initial time; *шаг*, с которым будут сохраняться или выводиться на график результаты в поле |option| Time increment, а также *конечное время* в поле |option| Completion time :ref:`(Рисунок 8) `. .. _Pic.8_2: .. figure:: images/interface/simulation.png :width: 100% :alt: Задание опций для численного расчета :align: center Рисунок 8. Задание опций для численного расчета Для того, чтобы *запустить симуляцию модели*, сначала сохраните выбранные опции для симуляции, путем нажатия на иконку |save|, расположенную в верхней части поля операций, и затем нажмите на иконку |simulate|. После окончания численного расчета модели в открывшемся окне будет отображен график результатов :ref:`(Рисунок 9) `. .. _Pic.9_2: .. figure:: images/interface/simple_model_generated_plot.png :width: 100% :alt: График, отображающий изменение концентрации продукта реакции (S2) :align: center Рисунок 9. График, отображающий изменение концентрации продукта реакции (S2)