際際滷

際際滷Share a Scribd company logo

21hr

I
improvemed

Uvod u sistemsku biologiju / Uvod u sistemsku medicine

1 of 22
Improved Medical Education in Basic Sciences for Better Medical Practicing ImproveMEd Sistemska biologija za medicinu I. Uvod u sistemsku biologiju - kako sustav funkcionira?
Vjerojatno znate za 邸to je ovaj stroj
Ovisno o kori邸tenom reznom komadu mogue je dobiti bilo koji od ovih rezova. I samo gledanjem u komade za rezanje mo転ete predvidjeti kakav e biti ishod.
Mo転ete li pogoditi za 邸to je ovaj stroj?
to je slo転eniji sustav te転e predvidjeti sve mogue funkcije koje on izvodi . Zamislite sustav napravljen od 100 000 komada ... po eliji ...
Sistemska biologija poku邸ava razumjeti kako molekule meusobno djeluju i udru転uju se kako bi proizvele subcelularne strojeve koji oblikuju funkcionalne jedinice sposobne za operacije koje su potrebne za fiziolo邸ke funkcije na razini stanice, tkiva i organa. Iyengar, 2000s
20.st. se bavila pojedinanim molekulama (rendgenska kristalografija) i njihovim binarnim interakcijama (kinetika enzima) 1962.
Koja je svrha signalizacije inzulina? Choi & Kim, 2010, skeletal muscle - Uno邸enje u skeletni mi邸i i mast - Sinteza glikogena u mi邸iima - Sinteza glikogena u mi邸iima - lipoliza u adipocitima Informacije izvan stanice pretvaraju se u niz reakcija s konanim ishodom - regulacijom unutarstaninih procesa. Svrha signalizacije inzulina je poveati unos glukoze i stimulirati metabolizam stanica!
Mo転emo li matematiki prikazati proces transdukcije i izraunati konane proizvode? Ako znamo poetnu koncentraciju liganda i receptora i brzinu reakcije naprijed i natrag, mo転emo izraunati kako se proizvod formira s obzirom na vrijeme. Ispitivanja radioliganda kori邸tena su za mjerenje brzine konstante i koncentracije receptora u pojedinanim eksperimentima.
Proces prijenosa signala (cijeli signalni put) mo転e se napisati kao niz obinih diferencijalnih jednad転bi (ODE) koje se koriste za predstavljanje reakcija enzima, poev邸i od receptora i zavr邸avajui s krajnjim proizvodima.
Pristup odozdo prema gore: pojedinani eksperimenti i pojedinana otkria binarne molekularne interakcije. Studije o hipotezi! cAMP Sutherland (1971.) cAMP ovisna protein kinaza A Krebs & Fisher (1992.) G-proteini - Gilman & Rodbell (1994.) - adrenergijski receptori Lefkowitz & Kobilka (2012.) Pristup odozdo prema gore: pojedinani eksperimenti i pojedinana otkria binarne molekularne interakcije. Studije o hipotezi!
Ako entiteti iz jednog signalizacijskog puta interagiraju s entitetima drugog puta, putovi postaju mre転e.
1. Sustavi biologije temelje se na molekularnoj biologiji, biokemiji i staninoj biologiji i koriste ve prikupljena znanja o biolo邸kim interakcijama. 2. Sistemska biologija integrira postojea znanja iz mnogih eksperimenata u raunalnim modelima. Svrha je pronai funkcije koje izlaze iz slo転enih interakcija koje nisu predviene promatranjem pojedinih komponenti (npr. Prisutnost prekidaa u signalnoj mre転i, robusnost)
Po prvi put je u mre転i MAP-kinaze otkriveno pona邸anje kod prebacivanja pomou raunalne simulacije i eksperimentalnog dokazivanja. Samo ako su razine EGF-a bile iznad 5 nM tijekom 100 min, razine MAPK nisu se vratile na poetnu vrijednost, ali su ostale visoke. Stanica za okretanje prekidaa iz jednog naina rada u drugi (stanje mirovanja / podjela) izgraena je u mre転i uzajamno povezanih signalnih putova (PLC粒-PKC & Ras-Raf- MAPK) Bhalla & Iyengar (1999) Science 283: 381-7.
Putovi signaliziranja imaju motive koji nalikuju elektronikim mre転ama, npr. povratne petlje. Povratne petlje s pozitivnim i negativnim regulatorima djeluju pod 邸irokim rasponom fiziolo邸kih uvjeta - osciliraju izmeu dva stanja - 邸to prepoznajemo kao fleksibilnost i robusnost. Bhalla & Iyengar, 2001. Pozitivni regulatori Negativni regulatori
3. Sustavna biologija koristi eksperiment koji istodobno mjeri mnoge molekularne entitete. Top-Down pristup - velika i sveobuhvatna slika kojoj su potrebni posebni matematiki modeli, statistiki alati i bioinformatika. Studije koje generiraju hipoteze!
Jedan od prvih radova koji su koristili pristup velikim podacima bio je: Iyer et al. (1999) The transcriptional program in the response of human fibroblasts to serum. Science. 283:83-7 Mikroarve su kori邸tene za istodobno mjerenje 9996 elemenata, 邸to predstavlja 8613 ljudskih gena u 8-satnoj vremenskoj toki nakon tretmana serumom. RNA iz stanica koje su bile li邸ene seruma upotrijebljene su za pripravu Cy3- obilje転ene cDNA, dok je RNA iz stimuliranih stanica kori邸tena za pripravu cDNA oznaene Cy5. Iyer et al. (1999)
Molekule DNAs geni + ne-kodirajue sekvence RNAs mRNA, tRNA, rRNA, miRNA, snRNA, scRNA proteini lipidi metaboliti
Genomics - geni koji su ukljueni u odreenu fiziolo邸ku funkciju. Proteomics ko-eksprimirani geni. Metabolomics Mnogi metaboliti postoje istovremeno u stanici, tkivu ili organu. OMICS= eksperimentalni pristup koji istodobno mjeri mnoge pojedinane entitete u isto vrijeme i rezultate s velikim podacima. esto se koristi za usporedbu izmeu razliitih vremenskih toaka ili razliitih uvjeta.
Veliki podaci javno su dostupni na mjestima kao 邸to su: GEO (profiliranje mRNA), Target Scan (mikroRNA), Swiss-Prot (proteini), OMIM (geni bolesti), DbGAP (studije udru転ivanja u genomu). Bioinformatika je disciplina koja se bavi organiziranjem velikih podataka na pretra転iv nain i izdvajanjem kljunih podataka.
Za izraunavanje iz baze podataka koriste se dva glavna pristupa: 1. generiranje popisa entiteta koji su statistiki meusobno povezani u istoj bazi (u to vrijeme i pod tim uvjetima), npr. svi ko-eksprimirani proteini na izgladnjivanju 2. generiranje popisa statistiki ko-povezanih entiteta izmeu razliitih baza "npr. sve eksprimirane mRNA u Downovom sindromu.
1. Sustavi biologije temelje se na biokemiji, molekularnoj biologiji i staninoj biologiji. 2. Sustavi biologije koriste eksperimente dizajnirane u OMIC- ovom stilu. 3. Daljnjom analizom prikupljenih podataka koriste se statistike metode, bioinformatiki pristup i razliiti tipovi modeliranja. 4. Osnovni cilj biologije sustava je otkrivanje skrivenih mehanizama i funkcija koje proizlaze iz sustava kao cjeline i koje se ne mogu otkriti promatranjem pojedinih dijelova.

More Related Content

21hr

  • 1. Improved Medical Education in Basic Sciences for Better Medical Practicing ImproveMEd Sistemska biologija za medicinu I. Uvod u sistemsku biologiju - kako sustav funkcionira?
  • 2. Vjerojatno znate za 邸to je ovaj stroj
  • 3. Ovisno o kori邸tenom reznom komadu mogue je dobiti bilo koji od ovih rezova. I samo gledanjem u komade za rezanje mo転ete predvidjeti kakav e biti ishod.
  • 4. Mo転ete li pogoditi za 邸to je ovaj stroj?
  • 5. to je slo転eniji sustav te転e predvidjeti sve mogue funkcije koje on izvodi . Zamislite sustav napravljen od 100 000 komada ... po eliji ...
  • 6. Sistemska biologija poku邸ava razumjeti kako molekule meusobno djeluju i udru転uju se kako bi proizvele subcelularne strojeve koji oblikuju funkcionalne jedinice sposobne za operacije koje su potrebne za fiziolo邸ke funkcije na razini stanice, tkiva i organa. Iyengar, 2000s
  • 7. 20.st. se bavila pojedinanim molekulama (rendgenska kristalografija) i njihovim binarnim interakcijama (kinetika enzima) 1962.
  • 8. Koja je svrha signalizacije inzulina? Choi & Kim, 2010, skeletal muscle - Uno邸enje u skeletni mi邸i i mast - Sinteza glikogena u mi邸iima - Sinteza glikogena u mi邸iima - lipoliza u adipocitima Informacije izvan stanice pretvaraju se u niz reakcija s konanim ishodom - regulacijom unutarstaninih procesa. Svrha signalizacije inzulina je poveati unos glukoze i stimulirati metabolizam stanica!
  • 9. Mo転emo li matematiki prikazati proces transdukcije i izraunati konane proizvode? Ako znamo poetnu koncentraciju liganda i receptora i brzinu reakcije naprijed i natrag, mo転emo izraunati kako se proizvod formira s obzirom na vrijeme. Ispitivanja radioliganda kori邸tena su za mjerenje brzine konstante i koncentracije receptora u pojedinanim eksperimentima.
  • 10. Proces prijenosa signala (cijeli signalni put) mo転e se napisati kao niz obinih diferencijalnih jednad転bi (ODE) koje se koriste za predstavljanje reakcija enzima, poev邸i od receptora i zavr邸avajui s krajnjim proizvodima.
  • 11. Pristup odozdo prema gore: pojedinani eksperimenti i pojedinana otkria binarne molekularne interakcije. Studije o hipotezi! cAMP Sutherland (1971.) cAMP ovisna protein kinaza A Krebs & Fisher (1992.) G-proteini - Gilman & Rodbell (1994.) - adrenergijski receptori Lefkowitz & Kobilka (2012.) Pristup odozdo prema gore: pojedinani eksperimenti i pojedinana otkria binarne molekularne interakcije. Studije o hipotezi!
  • 12. Ako entiteti iz jednog signalizacijskog puta interagiraju s entitetima drugog puta, putovi postaju mre転e.
  • 13. 1. Sustavi biologije temelje se na molekularnoj biologiji, biokemiji i staninoj biologiji i koriste ve prikupljena znanja o biolo邸kim interakcijama. 2. Sistemska biologija integrira postojea znanja iz mnogih eksperimenata u raunalnim modelima. Svrha je pronai funkcije koje izlaze iz slo転enih interakcija koje nisu predviene promatranjem pojedinih komponenti (npr. Prisutnost prekidaa u signalnoj mre転i, robusnost)
  • 14. Po prvi put je u mre転i MAP-kinaze otkriveno pona邸anje kod prebacivanja pomou raunalne simulacije i eksperimentalnog dokazivanja. Samo ako su razine EGF-a bile iznad 5 nM tijekom 100 min, razine MAPK nisu se vratile na poetnu vrijednost, ali su ostale visoke. Stanica za okretanje prekidaa iz jednog naina rada u drugi (stanje mirovanja / podjela) izgraena je u mre転i uzajamno povezanih signalnih putova (PLC粒-PKC & Ras-Raf- MAPK) Bhalla & Iyengar (1999) Science 283: 381-7.
  • 15. Putovi signaliziranja imaju motive koji nalikuju elektronikim mre転ama, npr. povratne petlje. Povratne petlje s pozitivnim i negativnim regulatorima djeluju pod 邸irokim rasponom fiziolo邸kih uvjeta - osciliraju izmeu dva stanja - 邸to prepoznajemo kao fleksibilnost i robusnost. Bhalla & Iyengar, 2001. Pozitivni regulatori Negativni regulatori
  • 16. 3. Sustavna biologija koristi eksperiment koji istodobno mjeri mnoge molekularne entitete. Top-Down pristup - velika i sveobuhvatna slika kojoj su potrebni posebni matematiki modeli, statistiki alati i bioinformatika. Studije koje generiraju hipoteze!
  • 17. Jedan od prvih radova koji su koristili pristup velikim podacima bio je: Iyer et al. (1999) The transcriptional program in the response of human fibroblasts to serum. Science. 283:83-7 Mikroarve su kori邸tene za istodobno mjerenje 9996 elemenata, 邸to predstavlja 8613 ljudskih gena u 8-satnoj vremenskoj toki nakon tretmana serumom. RNA iz stanica koje su bile li邸ene seruma upotrijebljene su za pripravu Cy3- obilje転ene cDNA, dok je RNA iz stimuliranih stanica kori邸tena za pripravu cDNA oznaene Cy5. Iyer et al. (1999)
  • 18. Molekule DNAs geni + ne-kodirajue sekvence RNAs mRNA, tRNA, rRNA, miRNA, snRNA, scRNA proteini lipidi metaboliti
  • 19. Genomics - geni koji su ukljueni u odreenu fiziolo邸ku funkciju. Proteomics ko-eksprimirani geni. Metabolomics Mnogi metaboliti postoje istovremeno u stanici, tkivu ili organu. OMICS= eksperimentalni pristup koji istodobno mjeri mnoge pojedinane entitete u isto vrijeme i rezultate s velikim podacima. esto se koristi za usporedbu izmeu razliitih vremenskih toaka ili razliitih uvjeta.
  • 20. Veliki podaci javno su dostupni na mjestima kao 邸to su: GEO (profiliranje mRNA), Target Scan (mikroRNA), Swiss-Prot (proteini), OMIM (geni bolesti), DbGAP (studije udru転ivanja u genomu). Bioinformatika je disciplina koja se bavi organiziranjem velikih podataka na pretra転iv nain i izdvajanjem kljunih podataka.
  • 21. Za izraunavanje iz baze podataka koriste se dva glavna pristupa: 1. generiranje popisa entiteta koji su statistiki meusobno povezani u istoj bazi (u to vrijeme i pod tim uvjetima), npr. svi ko-eksprimirani proteini na izgladnjivanju 2. generiranje popisa statistiki ko-povezanih entiteta izmeu razliitih baza "npr. sve eksprimirane mRNA u Downovom sindromu.
  • 22. 1. Sustavi biologije temelje se na biokemiji, molekularnoj biologiji i staninoj biologiji. 2. Sustavi biologije koriste eksperimente dizajnirane u OMIC- ovom stilu. 3. Daljnjom analizom prikupljenih podataka koriste se statistike metode, bioinformatiki pristup i razliiti tipovi modeliranja. 4. Osnovni cilj biologije sustava je otkrivanje skrivenih mehanizama i funkcija koje proizlaze iz sustava kao cjeline i koje se ne mogu otkriti promatranjem pojedinih dijelova.