Создайте и симулируйте модель с пользовательской функцией

Этот пример показывает, как создать пользовательскую функцию и включить ее в симуляцию модели.

Обзор

Необходимые условия для примера

Этот пример предполагает, что вы имеете рабочие знания:

MATLAB^® приложение
Создание и сохранение программ MATLAB

Об модели примера

Этот пример использует модель, описанную в модели дрожжевого гетеротримерного цикла G-белка.

Эта таблица показывает реакции, используемые для моделирования цикла G-белка, и соответствующие параметры скорости (константы скорости) для каждой реакции. Для обратимых реакций сначала перечисляется параметр прямой скорости.

Нет.	Имя	Реакция¹	Параметры скорости
1	Взаимодействие рецептор-лиганд	`L + R <-> RL`	`kRL`, `kRLm`
2	Гетеротримерное образование G-белка	`Gd + Gbg -> G`	`kG1`
3	Активация G-белка	`RL + G -> Ga + Gbg + RL`	`kGa`
4	Синтез и деградация рецепторов	`R <-> null`	`kRdo`, `kRs`
5	Деградация рецептора-лиганда	`RL -> null`	`kRD1`
6	Инактивация G-белка	`Ga -> Gd`	`kGd`
¹ Легенда видов: L = лиганд (альфа-фактор), R = альфа-фактор рецептор, Gd = неактивный G-альфа-ВВП, Gbg = свободные уровни G-бета: G-гамма комплекс, G = неактивный Gbg: Gd комплекс, Ga = активный G-альфа-ga

Допущения примера

Этот пример принимает, что:

Ингибитор (Inhib вид) замедляет инактивацию активного G-белка (реакция 6 выше, Ga –> Gd).
Изменение количества ингибитора (Inhib species) определяется в пользовательской функции, inhibvalex.
Ингибитор (Inhib вид) влияет на реакцию путем изменения величины параметра скорости kGd.

Об примере

В этом примере показано, как создать и вызвать пользовательскую функцию в SimBiology^® выражение. В частности, в нем показано, как использовать пользовательскую функцию в выражении правила.

Об использовании пользовательских функций в выражениях SimBiology

Пользовательские функции можно использовать в:

Выражения скорости реакции (ReactionRate свойство)
Выражения правил (Rule свойство)
Выражения событий (EventFcns свойство или Trigger свойство)

Требования к использованию пользовательских функций в выражениях SimBiology:

Создайте пользовательскую функцию. Для получения дополнительной информации см. function.
Измените текущую папку на папку, содержащую пользовательский файл MATLAB. Сделайте это при помощи cd Команда или с помощью поля Текущая папка на панели инструментов рабочего стола MATLAB. Кроме того, добавьте папку, содержащую ваш файл, в путь поиска файлов. Сделайте это при помощи addpath или см. раздел «Изменение папок на Пути поиска файлов».
Вызовите пользовательскую функцию в выражении реакции, правила или события SimBiology.

Совет

Если ваше выражение скорости реакции не является непрерывным и дифференцируемым, см. Использование событий для устранения разрывов в выражениях правила и скорости реакции перед симуляцией модели.

Создайте пользовательскую функцию

Следующая процедура создает пользовательскую функцию, inhibvalex, что позволяет вам задать, как количество ингибитора изменяется с течением времени. Входами являются время, начальное количество ингибитора и параметр, который управляет количеством ингибитора. Выходом функции является количество ингибитора.

На рабочем столе MATLAB выберите File > New > Script, чтобы открыть РЕДАКТОРА MATLAB.

Скопируйте и вставьте следующее объявление функции:

% inhibvalex.m
function Cp = inhibvalex(t, Cpo, kel)

% This function takes the input arguments t, Cpo, and kel 
% and returns the value of the inhibitor Cp.
% You can later specify the input arguments in a 
% SimBiology rule expression. 
% For example in the rule expression, specify:
% t as time (a keyword recognized as simulation time), 
% Cpo as a parameter that represents the initial amount of inhibitor, 
% and kel as a parameter that governs the amount of inhibitor.

if  t < 400   
    Cp = Cpo*exp(-kel*(t));
else
    Cp = Cpo*exp(-kel*(t-400));
end

Сохраните файл (назовите файл inhibvalex.m) в директории, который находится в пути поиска файлов MATLAB или в директории, к которому вы можете получить доступ.
Если местоположение файла отсутствует в пути поиска файлов MATLAB, измените рабочую директорию на местоположение файла.

Загрузка модели примера

Загрузите gprotein пример проекта, который включает переменную m1, объект модели:

sbioloadproject gprotein

The m1 Объект модели появляется в Рабочем пространстве MATLAB.

Добавьте пользовательскую функцию к примеру

Следующая процедура создает выражение правила, которое вызывает пользовательскую функцию, inhibvalex, и задает три входных значения для этой функции.

Добавьте повторное правило назначения к модели, которое задает три входных значения для пользовательской функции, inhibvalex:
```
rule1 = addrule(m1, 'Inhib = inhibvalex(time, Cpo, Kel)',...
                'repeatedAssignment');
```
The time вход - ключевое слово SimBiology, распознаваемое как время симуляции
Создайте два параметра, используемых rule1 правило и присвоение им значений:
```
p1 = addparameter(m1, 'Cpo', 250);
p2 = addparameter(m1, 'Kel', 0.01);
```
Создайте виды, используемые rule1 правило:
```
s1 = addspecies(m1.Compartments, 'Inhib');
```

Определите правило, чтобы изменить значение параметров

Значение параметра скорости kGd зависит от количества ингибитора, присутствующего в системе. Добавьте правило в модель, чтобы описать это действие, но сначала измените ConstantValue свойство параметра kGd так что это может быть изменено правилом.

Измените ConstantValue свойство kGd параметр в false.

p3 = sbioselect(m1, 'Type', 'parameter', 'Name', 'kGd');
p3.ConstantValue = false;

Добавьте повторное правило назначения к модели, чтобы определить, как kGd параметр зависит от Inhib вид.
```
rule2 = addrule(m1, 'kGd = 1/Inhib', 'repeatedAssignment');
```

Добавьте событие к сбросу решателя с прерывистостью

Пользовательская функция, inhibvalex, вводит в модель разрыв, когда время = 400. Чтобы гарантировать точные результаты симуляции, добавьте событие в модель, чтобы сбросить решатель во время разрыва непрерывности. Установите событие на триггер во время разрыва (время = 400). Событие не должно изменять модель, поэтому создайте функцию события, которая умножает значение вида на 1.

addevent(m1, 'time>=400', 'G=1*G');

Симулируйте измененную модель

Настройте настройки симуляции (configset object) для m1 объект модели для регистрации всех состояний во время симуляции.
```
cs = getconfigset(m1);
cs.RuntimeOptions.StatesToLog = 'all';
```
Симулируйте модель.
```
simDataObj = sbiosimulate(m1);
```
Постройте график результатов.
```
sbioplot(simDataObj);
```
График не показывает интересующие виды из-за широкой области значений количеств/концентраций видов.
Постройте график только интересующих видов. Ga.
```
GaSimDataObj = selectbyname(simDataObj,'Ga');
sbioplot(GaSimDataObj);
```
Заметьте изменение профиля видов Ga в момент времени = 400 секунд (время симуляции). Это время, когда количество ингибитора изменяется, чтобы отразить повторное добавление ингибитора к модели.
Постройте график только ингибитора (Inhib вид).
```
InhibSimDataObj = selectbyname(simDataObj,'Inhib');
sbioplot(InhibSimDataObj)
```