matematika + biologija = sistemska biologija? Prof. Dr. Kristina Gruden Prof. Dr. Aleš Belič Doc. DDr. Jure Ačimovič
Kaj je sistemska biologija? > Razumevanje delovanja organizmov
sistemska biologija = fiziologija? > celostno razumevanje iz osnov delovanja molekularnih mehanizmov Molekularna biologija Sistemska biologija
Sistemska biologija - potrebujemo: 1. Poznavanje vseh komponent celice: Človek: DNA: 30.000 genov RNA: 100.000 transkriptov Proteini: 300.000, encimi, Metaboliti: maščobe, sladkorji, holesterol
Sistemska biologija - potrebujemo: 2. Poznavanje vseh povezav med komponentami:
Sistemska biologija - potrebujemo: 2. Poznavanje dinamike povezav
Encimska reakcija:
Encimska reakcija:
Encimska reakcija:
Encimska reakcija:
Encimska reakcija:
Encimska reakcija:
Encimska reakcija: Objekti modela
Encimska reakcija: Parametri modela
Matematičen opis modela
Standarden biološki pristop Ali biolog zna popravit radio? Odločilna komponenta? Lazebnik Y. (2002). Can a biologist fix a radio? Or, what I learned while studying apoptosis, Cancer Cell, 2 (3) 179-182.
Inženirski pristop Ali biolog zna popravit radio? Lazebnik Y. (2002). Can a biologist fix a radio? Or, what I learned while studying apoptosis, Cancer Cell, 2 (3) 179-182.
Visoko zmogljive molekularne tehnike: Genska aktivnost Genomi Povezovanje med proteini Pretvorbe metabolitov
Visoko zmogljive molekularne tehnike: Osnovnim pogojem za sistemsko biologijo zadoščeno: 1. Poznavanje vseh komponent: merjenje količin 2. Poznavanje njihovih povezav 3. Poznavanje dinamike Razumevanje povezav bioloških sistemov? >Ogromne količine podatkov: Bigdata! Poskus 14 dni: 6 milijonov podatkov Mandadi & Scholthof, PlantCell 2013
Sistemska biologija Integracija: - Molekularne biologije omike - Fiziologije - Matematike - Računalništva - Inžinirstva
Kako naj se torej lotimo popravila radia?... počasi in s premislekom Najprej potrebujemo jasen koncept, kako stvar deluje...
Koncepti sistemske biologije... ali kako obdržati sistemski pregled pri visoki kompleksnosti Najprej moramo definirati cilj raziskave! Glede na cilj je potrebno definirati meje sistema Za tako definiran sistem lahko postavimo matematični model Matematični model čim bolj poenostavimo Na osnovi simulacije modela izvemo nekaj novega o delovanju sistema
Ravnovesje kot osnova modela X = masa energija moment entropija elementi naboji pritok veličine X iztok veličine X SISTEM območje ravnovesja
Različna ravnovesja dinamično ravnovesje ravnovesje v ustaljenem stanju
Model nikoli ne opisuje vsega!
Model metabolizma holesterola Vprašanje: Kakšen je vpliv blokade cyp51?
Model metabolizma holesterola... izvedba in poenostavitve
Pomen strukture modela Struktura modela (topologija omrežja reakcij) je velikokrat bolj pomembna od vrednosti parametrov!
Mycoplasma genitalium urogenitalni parazit, le 525 genov Prvi model celega organizma
Virtualni človek
Sistemska Biologija v Evropi
Sistemska Biologija v Evropi
Sistemska Biologija v Evropi UK 91 mili. NL 43 mili. D 435 mili.
Izobraževanje Sistemske biologije (SB) Nemčija Nemško zvezno ministrstvo za izobraževanje in raziskave (BMBF) 2006 BMBF razpis za "FORSYS - raziskovalne enote za sistemsko biologijo (45 mili. ) Razvoj SB: univerze, raziskovalne ustanove, podjetja Novi izobraževalni programi SB na dodiplomskem in podiplomskem nivoju
Velika Britanija Tri agencije: Izobraževanje Sistemske biologije (SB) Biotechnology and Biological Research Council (BBSRC), Medical Research Council (MRC), Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC)) Tečaj SysMIC University College London, Open University, Birkbeck College in University of Edinburgh Podprt s strani BBSRC
SysMIC Namenjen je raziskovalcem vseh ravni: od diplomantov, ki šele začenjajo s svojo kariero, do že uveljavljenih raziskovalcev, ki želijo izboljšati svoje znanje. Tečaj zajema potrebne osnove matematike in ne zahteva predznanja s področja računalniškega modeliranja. in je brezplačen za raziskovalce, ki jih financira BBSRC 5 letni projekt, v 2 letih že dosegli cilj 2000 udeležencev