Virtuell Cell

vcell-modeller har en hierarkisk trädstruktur. Stamnivån är ”fysiologin” som består av fack, arter och kemiska reaktioner och reaktionshastigheter som är koncentrationsfunktioner. Med tanke på initiala koncentrationer av arter kan VCell beräkna hur dessa koncentrationer förändras över tiden. Hur dessa numeriska simuleringar utförs bestäms genom ett antal ”applikationer”, som anger om simuleringar kommer att vara deterministiska eller stokastiska och rumsliga eller fackliga; flera ”applikationer” kan också ange initiala koncentrationer, diffusionskoefficienter, flödeshastigheter och en mängd olika modelleringsantaganden. Således kan ”applikationer” ses som beräkningsexperiment för att testa ideer om det fysiologiska systemet. Varje ”applikation” motsvarar en matematisk beskrivning, som automatiskt översätts till VCell Math Description Language. Flera ”simuleringar”, inklusive parameterskanningar och ändringar i lösningsspecifikationer, kan köras inom varje”applikation”.

modeller kan sträcka sig från det enkla till det mycket komplexa och kan representera en blandning av experimentella data och rent teoretiska antaganden.

den virtuella cellen kan användas som en distribuerad applikation över Internet eller som en fristående applikation. Det grafiska användargränssnittet möjliggör konstruktion av komplexa modeller i biologiskt relevanta termer: fackdimensioner och form, molekylära egenskaper och interaktionsparametrar. VCell omvandlar den biologiska beskrivningen till ett ekvivalent matematiskt system av differentialekvationer. Användare kan växla fram och tillbaka mellan den schematiska biologiska vyn och den matematiska vyn i det gemensamma grafiska gränssnittet. Om användarna önskar kan de faktiskt manipulera den matematiska beskrivningen direkt och kringgå den schematiska vyn. VCell tillåter användare ett urval av numeriska lösare för att översätta den matematiska beskrivningen till programkod som körs för att utföra simuleringarna. Resultaten kan visas online, eller de kan laddas ner till användarens dator i en mängd olika exportformat. Den virtuella celllicensen ger fri tillgång till alla medlemmar i det vetenskapliga samfundet.

användare kan spara sina modeller i Vcell-databasen, som underhålls på servrar på U. Connecticut. Vcell-databasen använder ett åtkomstkontrollsystem med behörigheter för att tillåta användare att behålla sina modeller privata, dela dem med utvalda medarbetare eller göra dem offentliga. VCell-webbplatsen har en sökbar lista över modeller som är offentliga och associerade med forskningspublikationer.

VCell-modeller kan formuleras som reaktionsnätverk eller baseras på reaktionsregler. En modell kan simuleras med många fysiska antaganden: deterministisk, stokastisk eller hybrid deterministisk/stokastisk; icke-rumslig avdelning, simulerar endast reaktionskinetik, eller med explicita rumsliga geometrier som också redovisar diffusion och flöde. En ny experimentell funktion möjliggör reaktionsdiffusionsmodeller i förändrade geometrier (överst).