Operon Lactosa

on lactosaModelo en ntcc del Oper´n de la Lactosa
o
Alejandro Arbelaez, Julian Guti´rrez y Camilo Rueda
e
aarbelaez@puj.edu.co,{jg,crueda}@cic.puj.edu.co

Reporte Tecnico1
Resumen
Los c´lculos de procesos son formalismos propuestos para modelar sistemas concurrentes en diversos
a
´mbitos. Su fundamentaci´n matem´tica permite establecer abstracciones entre los elementos reales de
a
oa
los sistemas y los componentes b´sicos del c´lculo. Esta caracter´
a
a
ıstica hace que los c´lculos de procesos
a
sean una alternativa interesante para especificar propiedades de sistemas concurrentes ampliamente
complejos. En este reporte t´cnico se presenta un modelo del oper´n de la lactosa usando el c´lculo de
e
o
a
procesos ntcc y su implementaci´n en Mozart. El modelo incluye losprocesos de inducci´n, represi´n
o
o
o
e hidr´lisis relacionados con la red de regulaci´n del oper´n de la lactosa. Por razones de fidelidad con
o
o
o
los procesos biol´gicos reales, el modelo propuesto representa eventos discretos y continuos mediante
o
el uso de restricciones sobre enteros y sobre reales, respectivamente. Para un an´lisis de los datos se
a
presentan gr´ficasresultantes de la simulaci´n.
a
o

17

de febrero de 2006

1

1.

Introducci´n
o

Los c´lculos de procesos son formalismos matem´ticos dise˜ ados para el estudio de sistemas de c´mputo
a
a
n
o
concurrentes. Pueden considerarse como lenguajes abstractos de programaci´n, donde las ideas de proceso
o
e interacci´n son centrales en la especificaci´n de sistemas. Est´n definidos en t´rminosde operaciones
o
o
a
e
primitivas que establecen el tipo de interacciones posibles entre los procesos, as´ como su evoluci´n en el
ı
o
tiempo. Este conjunto de operaciones promueve una construcci´n composicional de las especificaciones:
o
la definici´n formal de un sistema tiene lugar por la composici´n de procesos simples que representan los
o
o
subsistemas que lo conforman.
Estascaracter´
ısticas permiten considerar los c´lculos de procesos como instrumentos de abstracci´n de
a
o
sistemas din´micos complejos. Esto significa que el modelado de un sistema utilizando c´lculos de procesos
a
a
se enfoca en ciertos aspectos esenciales que determinan su comportamiento, mientras que otros, menos
importantes de acuerdo con alg´ n criterio particular, no son considerados.
uDe esta manera, contando con abstracciones espec´
ıficas que relacionen los elementos de los sistemas
reales con los componentes de los c´lculos de procesos, diversos tipos de sistemas pueden ser formalizados.
a
Algunos de estos sistemas son los estudiados en la biolog´a sist´mica (systems biology), la cual puede
ı
e
entenderse como la ciencia que estudia los mecanismos presentes en lossistemas biol´gicos por medio de
o
los cuales genes y prote´
ınas se integran e interact´ an dentro de un organismo. Es decir, se estudia la
u
estructura y expresi´n de un gen o un conjunto de genes.
o
En particular, en este reporte se presenta el estudio realizado sobre un sistema biol´gico conocido
o
como el oper´n de la lactosa y su posterior modelamiento, implementacion y simulacionmediante el uso
o
del calculo de procesos ntcc y el lenguaje de programacion Mozart [10]. El operon de la lactosa es un
sistema de regulacion genetica ampliamente estudiado en la biolog´ por su importancia a nivel celular.
ıa
En ´l existen tres procesos principales conocidos como inducci´n, represi´n e hidr´lisis [6]. Cada uno de
e
o
o
o
ellos es modelado de tal manera que es posibleidentificar las relaciones entre los diferentes componentes
biol´gicos (genes, carbohidratos y prote´
o
ınas) presentes en este sistema.
Este reporte se estructura de la siguiente manera. En la secci´n 2 se presenta una introducci´n al
o
o
paradigma de programaci´n concurrente por restricciones y una breve explicaci´n del sistema biol´gico
o
o
o
estudiado. En particular, se describe la...