Students will be able to:

• characterize biological regulatory networks and their network motifs

• describe biological causes of the enrichment of individual network motifs (e.g., autoregulatory motifs, feed-forward loops)

• mathematically describe important regulatory motifs and discuss their robustness and optimality

Studenti budou umět:

• charakterizovat základní biologické regulační sítě a jejich síťové motivy

• popsat biologické důvody vedoucí k nabohacení jednotlivých síťových motivů (autoregulace, feed-forward loop, …)

• matematicky popsat významné regulační motivy a diskutovat jejich robustnost a optimálnost.

R: Alon U, An introduction to systems biology. Design principles of biological circuits, Chapman & Hall/CRC 2007, ISBN: 978-1584886426

R: Klipp E, Liebermeister W, Wierling C, Kowald A, Lehrach H, Herwig R, Systems Biology: A textbook, Wiley-VCH Verlag 2009, 978-3527318742

Z: Alon U, An introduction to systems biology. Design principles of biological circuits, Chapman & Hall/CRC 2007, ISBN: 978-1584886426

Z: Klipp E, Liebermeister W, Wierling C, Kowald A, Lehrach H, Herwig R, Systems Biology: A textbook, Wiley-VCH Verlag 2009, 978-3527318742

1. How cells perceive a world. Regulatory networks.

2. Transcription networks and their properties. Network motifs.

3. Autoregulation: SOS DNA repair system in E. coli.

4. Coherent feed-forward loop: protection against random fluctuations. Arabinosis system in E. coli.

5. Noncoherent feed-forward loop: quick response to the environment change. Galactosis system in E. coli.

6. Regulatory networks in embryonal development: bistable switch. Sonic Hedgehog and the limb development in vertebrae.

7. Neural networks: multilayer perceptron in C. elegans.

8. Other network motifs and global structure of regulatory networks. Project assignment.

9. Robustness of protein circuits: chemotaxion in E. coli.

10. Robustness in embryonal development: body segmentation in D. melanogaster.

11. Kinetic proofreading: antigenu T recognition by the cell.

12. Optimality of gene circuits, relationship with a biological fitness: LacZ protein in E. coli.

13. Optimality of gene circuits, rule of the demand.

14. Project presentations.

1. Jak buňky vnímají svět, Regulační sítě.

2. Transkripční sítě a jejich vlastnosti. Síťové motivy.

3. Autoregulace: SOS DNA opravný systém v E. coli.

4. Koherentní feed-forward loop: Ochrana proti náhodným fluktuacím. Arabinózový systém v E. coli.

5. Nekoherentní feed-forward loop: Rychlá odpověď na změnu prostředí. Galaktózový systém v E. coli.

6. Regulační sítě v embryonálním vývoji: Bistabilní přepínač. Sonic Hedgehog a vývoj končetin u obratlovců.

7. Neuronální sítě: Mnohovrstevný perceptron v C. elegans.

8. Další síťové motivy a globální struktura regulačních sítí. Zadání úkolů.

9. Robustnost proteinových obvodů: Chemotaxe E. coli.

10. Robustnost v embryonálním vývoji: článkování octomilky D. melanogaster.

11. Kinetic proofreading: Rozeznání antigenu T buňkou.

12. Optimálnost genových obvodů, vztah k biologické zdatnosti: LacZ protein v E. coli.

13. Optimálnost genových obvodů, pravidlo poptávky.

14. Prezentace úkolů.

none

žádné

Biochemistry, Molecular genetics

Biochemie, Molekulární genetika