Modeliranje in analiza celičnih...
Transcript of Modeliranje in analiza celičnih...
Modeliranje in analiza celičnih sistemov
Uvodni sestanek Skupine za računsko biologijov študijskem letu 2016/2017
Miha Moškon10. 10. 2016
Sistemska biologija
Bernhard Ø. Palsson, Systems Biology: Properties of Reconstructed Networks, Cambridge University Press (2006)2
Modeliranje in simulacija
postavljanje in preverjanje hipotez pred eksperimentalnim delom
predikcija perturbacij
merjenje neizmerljivega
abstrakcija
4
Celična omrežja
(de)aktivacija proteinov na podlagi zunanjih signalov
Signalne poti (angl. Signal transduction pathways)
Gensko regulatorna omrežja
Metabolna omrežja
Določeni proteini imajo vlogo transkripcijskihfaktorjev
Regulirajo izražanje/aktivnost encimov, ki katalizirajo metabolne reakcijehttps://www1.villanova.edu/villanova/engineering/research/Faculty/BMER.html
5
Celična omrežja
https://www1.villanova.edu/villanova/engineering/research/Faculty/BMER.html6
Gensko regulatorna omrežja – lac operon
11
Skupina genov, ki skrbijo za ekonomično izražanje proteinov (encimov) za presnovo laktoze v E. coli.
14https://en.wikipedia.org/wiki/Cell_signaling
Overview of signal transduction pathways in human cells.
Metabolna omrežja
• Encimske reakcije
• Katabolizem: razgradnja kompleksnejših molekul na enostavnejše, s čimer celica pridobiva energijo
• Anabolizem: sinteza kompleksnejših molekul iz enostavnejših za delovanje celice
15http://krebbing.blogspot.si/2007/12/anabolism-and-catabolism.html
http://escher.github.io/escher-demo/knockout/16
E. coli core metabolism.
http://www.genome.jp/kegg-bin/show_pathway?map01200+M0016517
Reference pathway of carbon metabolism (general)
Metabolna omrežja: state-of-the-art modeli
Genome scale
Recon 2.2:• model metabolizma človeške celice • od leta 2007 naprej (Recon 1)• 5324 metabolitov, 7785 reakcij, 1675 genov
http://cho.sourceforge.net/• model CHO celice• izhodišče – mišje celice
18
N. Swainston et al., “Recon 2.2: from reconstruction to model of human metabolism,” Metabolomics, vol. 12, no. 7, pp. 1–7, 2016.S. Selvarasu et al., “Combined in silico modeling and metabolomics analysis to characterize fed-batch CHO cell culture,” Biotechnology and Bioengineering, vol. 109, no. 6, pp. 1415–1429, 2012.
Celovito modeliranje celice
Integracija modelov metabolnih, signalnih in gensko regulatornih omrežij z ostalimi pomembnimi celičnimi procesi
Model patogena Mycoplasma genitalium
• 525 genov• 28 podmodelov• do celične delitve
19J. Karr et al., “A whole-cell computational model predicts phenotype from genotype,” Cell, vol. 150, no. 2, pp. 389–401, 2012.