Na konci semestru studenti odevzdají vypracované úkoly, prezentují tematicky vhodný odborný článek a složí písemnou zkoušku.

At the end of the semester, students submit assignments, present a thematically relevant research article, and take a written exam.

Doporučená:

• Z: Alon, U.: An Introduction to Systems Biology: Design Principles of Biological Circuits (2. vydání). CRC Press, Boca Raton, 2020.

Recommended:

• Z: Alon, U.: An Introduction to Systems Biology: Design Principles of Biological Circuits (Second edition). CRC Press, Boca Raton, 2020.

1. Jak buňky vnímají svět: signální a regulační sítě.

2. Transkripční sítě a jejich vlastnosti. Síťové motivy.

3. Autoregulace: jak urychlit příliš pomalou odpověď.

4. Koherentní feed-forward loop: ochrana proti náhodným fluktuacím.

5. Inkoherentní feed-forward loop: rychlá odpověď na změnu prostředí.

6. Regulační sítě v embryonálním vývoji: bistabilní přepínač.

7. Neuronové sítě: vícevrstvý perceptron.

8. Další síťové motivy a globální struktura regulačních sítí.

9. Robustnost signálních sítí: chemotaxe; robustnost v embryonálním vývoji; kinetické rozlišování (kinetic proofreading); dynamická kompenzace.

10. Optimalita genových obvodů a jejich vztah k biologické zdatnosti. Pravidlo poptávky.

11. Weberův zákon a detekce násobných změn (fold-change detection).

1. How cells sense the world: signaling and regulatory networks.

2. Transcription networks and their properties. Network motifs.

3. Autoregulation: how to speed up processes that are too slow.

4. Coherent feed-forward loop: protection against random fluctuations.

5. Incoherent feed-forward loop: rapid response to environmental changes.

6. Regulatory networks in embryonic development: the bistable switch.

7. Neural networks: the multilayer perceptron.

8. Additional network motifs and the global structure of regulatory networks.

9. Robustness of signaling networks: chemotaxis. Robustness in embryonic development. Kinetic proofreading. Dynamic compensation.

10. Optimality of gene circuits and their relationship to biological fitness. The demand rule.

11. Weber’s law and fold-change detection.

Studenti budou schopni:

• charakterizovat základní biologické regulační sítě a jejich síťové motivy,

• popsat biologické důvody vedoucí k obohacení jednotlivých síťových motivů (autoregulace, feed-forward loop apod.),

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

Students will be able to:

• characterize basic biological regulatory networks and their network motifs

• describe the biological reasons leading to the enrichment of specific network motifs (autoregulation, feed-forward loop, etc.)

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

Biochemie, molekulární genetika, matematická analýza

Biochemistry, Molecular Genetics, Mathematical Analysis