В лаб «Математических методов и моделей в биоинфор- матике» на основе современной математической теории гиббсовских полей, многокритериальной оптимизации и обширных экспериментальных биологических данных получены математические модели фундаментальных процессов транскрипции и регуляции в клетке, эволюции регуляторных систем. Предложенный подход позволяет выполнять эффектив- ные вычисления с объемами данных порядка десятков- сотен гигабайт, необходимые при исследовании этих моделей и получении биологических выводов. Разработаны эффективные алгоритмы и программное обеспечение, которые свободно доступны

Эти модели позволили получить, в частности, следующие биологические результаты: 1) механизмы регуляции инициации трансляции у бактерий и в пластомах: изолейцил-тРНК синтетазы посредством Т-боксов, 2-изопропилмалатсинтазы посредством LEU-элемента у многих актиномицетов, включая возбудителей туберкулеза и дифтерии; 2) механизмы регуляции транскрипции генов метаболизма аминокислот у бактерий, метаболизма азота у цианобактерий и в хлоропластах водорослей; 3) механизм процессинга мРНК бруцелл, нарушение которого предотвращает незавершенный фагоцитоз; регуляции транскрипции и трансляции в пластидах споровиков – возбудителей протозойных инфекций, включая токсоплазмоз, эймериоз и малярию; предсказано воздействие антибиотиков на споровиков.

Также модели позволили описать: 4) механизм ответа изолированных хлоропластов на тепловой и холодовой шоки; и количественные предсказания результатов воздействия точечных мутаций и эпигенетических нарушений в митохондриях животных на их фенотип. Объяснить влияние на фенотип генетических изменений в митохондриальной ДНК человека (MELAS-болезни) и нарушений метилирования ДНК при недостатке гормонов; 5) механизмы задержки транскрипции до завершения сплайсинга; 6) совместная эволюция промоторов и сигма-субъе- диниц РНК-полимераз пластид растений, водорослей и споровиков; сайтов и факторов у бактерий (пролин etc)