Modellierung und Simulation von Signaltransduktionswegen

In der vorliegenden Arbeit wird eine Systemarchitektur vorgestellt, die automatisch Signaltransduktionsweg- Instanzen auf Instanzen diskreter Modellierungssprachen abbildet. Dazu werden ausgewählte in der Informatik etablierte Modellierungssprachen eingesetzt, um mit diesen Modellierungssprachen Signaltransduktionswege diskret zu modellieren und qualitativ zu analysieren. Die Signaltransduktionswege werden so auf die Konzepte der Modellierungssprachen abgebildet, dass deren Struktur, Signalfluss, Interaktionen und Reaktionseffekte visualisiert und anschließend analysiert werden können. Für Signaltransduktionswege und für jede hier eingesetzte Modellierungssprache werden Metamodelle synthetisiert, zwischen denen mithilfe der relationalen Sprache von MOF-QVT formale Transformationsregeln erstellt werden, welche die Basis für die automatische Generierung der Zielmodellinstanzen bilden. Durch die Anwendung verschiedener Modellierungssprachen ist es möglich, Signaltransduktionswege aus unterschiedlichen Perspektiven zu analysieren. Zum Ersten eignen sich Live Sequence Charts (LSCs) in Verbindung mit der Software-Applikation ”Play-Engine“ zur Beobachtung von Signalflüssen durch Aktivierung und Inaktivierung von Molekülen. Zum Zweiten erlaubt die Modellierung von stöchiometrischen Gleichungen mithilfe von gefärbten Petri-Netzen (Colored Petri-Netze, CPNs) Reaktionseffekte mittels ihrer spezifischen Strukturen in Modellen zu erkennen, Ablaufmuster zu identifizieren und Pathways zu analysieren. Zum Dritten werden durch UML-Statecharts Reaktionseffekte durch Modellierung des Intraobjektverhaltens von Molekülen präzisiert und das Verständnis für Reaktionen und Signaltransduktionswege vertieft.