Введение
Контроль метаболизма Анализ метаболического контроля (АМК) - это математическая структура для описания метаболических, сигнальных и генетических путей. MCA определяет количественную зависимость переменных, таких как потоки и концентрации видов, от параметров сети. В частности, он способен описать, как зависимые от сети свойства, называемые коэффициентами управления, зависят от местных свойств, называемых эластичностью или коэффициентами эластичности. MCA первоначально был разработан для описания контроля метаболических путей, но впоследствии был расширен для описания сигнальных и генетических сетей. МКА иногда также упоминается как теория метаболического контроля, но эта терминология была довольно сильно противопоставлена Хенриком Кацсером, одним из основателей. Более поздние работы показали, что MCA можно отобразить непосредственно на классической теории управления и как таковые эквивалентны. Теория биохимических систем (БХС) - это аналогичный формализм, хотя и с довольно разными целями. Оба являются эволюциями более раннего теоретического анализа Джозефа Хиггинса. Теория сетей химических реакций - это еще одна теоретическая структура, которая перекрывает как MCA, так и BST, но является значительно более математически формальной в своем подходе. Основное внимание уделяется критериям динамической стабильности и связанным с ними теоремам, связанным с сетями массового действия. В последние годы в этой области также был разработан анализ чувствительности, который похож, если не идентичен, на MCA и BST.
Metabolic control analysis (MCA) is a mathematical framework for describing
metabolic, signaling, and genetic pathways. MCA quantifies how variables, such as fluxes and species concentrations, depend on network parameters. In particular, it is able to describe how network dependent properties,
called control coefficients, depend on local properties called elasticities or Elasticity Coefficients. MCA was originally developed to describe the control in metabolic pathways
but was subsequently extended to describe signaling and genetic networks. MCA has sometimes also been referred to as Metabolic Control Theory, but this terminology was rather strongly opposed by Henrik Kacser, one of the founders. More recent work has shown that MCA can be mapped directly on to classical control theory and are as such equivalent. Biochemical systems theory (BST) is a similar formalism, though with rather different objectives. Both are evolutions of an earlier theoretical analysis by Joseph Higgins. Chemical reaction network theory is another theoretical framework that has overlap with both MCA and BST but is considerably more mathematically formal in its approach. It's emphasis is primarily on dynamic stability criteria and related theorems associated with mass action networks. In more recent years the field has also developed a sensitivity analysis which is similar if not identical to MCA and BST.
Теоремы суммирования
Теорема суммирования контроля потока была открыта независимо группой Кацсера и Бернса.
Связь с классической теорией управления
Классическая теория управления - это область математики, которая занимается управлением динамическими системами в инженерных процессах и машинах. В 2004 году Брайан Ингаллс опубликовал статью, в которой показал, что классическая теория контроля и анализ метаболического контроля идентичны. Единственное отличие заключалось в том, что анализ метаболического контроля был ограничен нулевыми частотными ответами при отбрасывании в частотной области, тогда как классическая теория контроля не накладывает такого ограничения. Другое существенное отличие заключается в том, что классическая теория управления не имеет понятия стехиометрии и сохранения массы, что делает ее более громоздкой в использовании, но также означает, что она не признает структурные свойства, присущие стехиометрическим сетям, которые обеспечивают полезные биологические знания.