The goal of systems biology is a predictive understanding of the whole.Szallasi et al., System Modeling in Cellular Biology, MIT Press
Durch die Sequenzierung des menschlichen Genoms und der Genome anderer Organismen verfügen wir nun über ein vollständiges
Inhaltsverzeichnis aller direkt aus dem Genom ableitbaren Einheiten und Moleküle, im wesentlichen also aller Gen, Protein und RNA Spezies.
Weiterhin kann das Verhalten von Zellen auf der Ebene der Transkription mit Hilfe von Genexpressionsmessungen genomweit untersucht werden. Die
Kombination mit anderen "high-throughput" Techniken erlaubt es, auch Aussagen über metabolische Pathways,
Protein-Interaktionsnetze und Gen-Regulationsnetze zu treffen.
Diese Fülle von experimentellen Daten ermöglicht es, biologische Systeme auf der Ebene von Pathways
und Netzwerken zu untersuchen und zu modellieren, d.h. auf einer höheren Organisationsstufe als die der individuellen Moleküle.
Dazu müssen Systems Biology Perspektiven entwickelt werden, zusammen mit den nötigen Techniken zur Konstruktion und
Analyse komplexer biologischer Modelle.
Die Vorlesung gibt einen Einblick in das Spektrum der Algorithmen und Anwendungen sowie der aktuellen Forschung
auf dem Gebiet der Systembiologie. Über das hier erworbene Wissen hinaus werden praktische Erfahrungen mit den Problemstellungen und
Methoden in der begleitenden Übung vermittelt.
Die folgenden Themen werden behandelt:
- Modellierung von biologischen Systemen: Werkzeuge und Methoden
- Petri Netze als Modellierungs-Framework
- Simulation von Interaktionsnetzen und Enzymkinetiken mit Differenzialgleichungen (ODE)
- Metabolic Control Analysis (MCA) und Flux Balance Analysis (FBA)
- Modellierung von Signaltransduktion
- Netzwerkrekonstruktion und Lernen in Netzen: Boolsche und Bayes-Netze
- Evolution und Selbstorganisation
