Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Modellierung und Simulation metabolischer Netzwerke Inhalte der Vorlesung Übungsbetrieb – Termin Mo. 12 - 14 Uhr – D5-113 1. Termin: 23.10.06

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Modellierung und Simulation metabolischer Netzwerke Inhalte der Vorlesung Übungsbetrieb – Termin Mo. 12 - 14 Uhr – D5-113 1. Termin: 23.10.06"—  Präsentation transkript:

1 Modellierung und Simulation metabolischer Netzwerke Inhalte der Vorlesung Übungsbetrieb – Termin Mo Uhr – D Termin: Einführung und Überblick 2. Einführung – Modellierung und Simulation 3. Genregulation (Phänomene und Datenquellen) Fragestellung: Der Weg vom Gen zum Phän Vorlesung Modellierung & Simulation Überblick

2 4. Modellierung der Genregulation Automaten, Sprachen, Objekte, etc. 5. Modellierung biochemischer Pathways Analytisch / Diskret 6. Petrinetze Theorie und Simulatoren 7. Petrinetze Modellierung und Simulation metabolischer Netzwerke Vorlesung Modellierung & Simulation Überblick

3 8. Regelbasierte Modellierung Metabolische Grammatik 9. Regelbasierte Modellierung Definition und Anwendung 10.Datenbanken, Informationssysteme und Integration Datenbankintegration (SRS, PEDANT etc.) 11. Simulation und Integration MARGBENCH und Pathaligner Vorlesung WS 06/07Modellierung & Simulation Überblick

4 12.Modellierung im Rahmen des Genomprojektes RAMEDIS 13. Drug Pointing MILAN 14. Systembiologie - Virtuelle Zelle E-Cell, etc. Vorlesung Modellierung & Simulation Überblick

5 Literatur: Computational Modeling of Genetic and Biochemical Networks, J. Bower und H. Bolouri, MIT Press 2001 Gene Regulation and Metabolism, J. Collado-Vides und R. Hofestädt, MIT Press 2002 Computational Analysis of Biochemical Systems, E. Voit, Cambridge University Press 2000 Skript zur Vorlesung Vorlesung Modellierung & Simulation Überblick

6 I – Anstieg in MEDLINEII – Anzahl Transistoren/Chip III – GenBank EinträgeIV – Wachstum PDB (3D)

7 Genotype Metabolic Pathways Phenotype Drugs Synthesis Regulation Influence Effect Food

8 Genotype Metabolic Pathways Phenotype Drugs Synthesis Regulation Influence Effect EMBLTRANSFACKEGGWITRamedisMETAGENEOMIMASDBRListe...

9 Sichten auf (komplexe) Datenbestände -Visualisierung -Statistik -Analysealgorithmen, … Informatik/Data Mining/Informationsfusion -Integration von Datenbanken und Analysetools Collado-Vides, Magasanik, Smith: Integrative Approaches to Molecular Biology. MIT Press 1996 Integrative Bioinformatik Vorlesung Modellierung & Simulation Überblick

10 SRS (Lion Bioscience) PEDANT (BioMax) MOBY DICK HUSAR BioKleisli What Is There (WIT) Biology Workbench Integrated Genomic Database (IGD) Datenbankintegration Vorlesung Modellierung & Simulation Überblick

11 Heterogenität -Datenmodelle / Entwurf -Anfragesprachen -Rechnerplattform Dynamik Schnittstellen - Keine Zugriffsschnittstellen (flat files) Eigenschaften mol. Datenbanken Vorlesung Modellierung & Simulation Überblick

12 Wie zuverlässig sind die Datenbestände? Lesen vom Plattenspeicher: Fehlerrate: Bit P. Bork (1996) Stichproben: E. coli (EMBL) 10% Leserahmenverschiebung! Reduktion der Fehlerrate – Integrative Bioinformatik Datenspeicherung Vorlesung Modellierung & Simulation Überblick

13 Modellierung/Simulation - Diskrete Modelle/Simulatoren - Analytische Modelle/Simulatoren Dagstuhl Seminare -1995, 1998, > 2004 J. Collado-Vides und R. Hofestädt (Eds): Gene Regulation and Metabolism - Post-Genomic Computational Approaches. Cambridge, MA: MIT Press, Modellierung und Simulation

14 MARGBench BioDataServer IIUDB MetabVis Plattform zur integrativen Modellierung, Analyse und Simulation genregulatorischer Prozesse Systemarchitektur

15 Gewinnung von Regeln r aus Objekt Netzwerken r = (S, P, I, L) S – Input set P – Output set I – Influence Set L – Location Set I P L r Metabolite ‘F6P‘ Compound ‘ATP‘ Metabolite ‘F1,6P2‘ Compound ‘ADP‘ Enzyme ‘PFK‘ Organism ‘E.coli‘ Compartment ‘Cytosol‘ Zugriffspfad Objekt S

16 BioPNML XML-Dialekt zur Ankopplung externer Petri-Netz Simulatoren an die Integrationsplattform Drath (1998), Hybrid Object Nets: An Object Oriented Concept for Modeling Complex Hybrid Systems. In: Hybrid Dynamical Systems. 3rd International Conference on Automation of Mixed Processes, ADPM'98, Reims, 1998 VON++ (Drath‘98)

17 Parallel Metabolic Processing

18 Ziel der Systembiologie Die Virtuelle Zelle Aufgabe der (Bio-)Informatik - Elektronische Infrastruktur - Informationsfusion

19 Modellierung und Simulation / Biologie Biophysik/Biomathematik... Komplexe Systeme:Analyse durch Abstraktion auf wesentliche Komponenten.  Modellhafte Beschreibung des Systems auf der Grundlage eines geeigneten Formalismus (Modell).  Spezifikation einer Simulation.  Hypothetische Welt (Implementierung). Deduktion systemspezifischer Hypothesen, die in der Regel durch Experimente verifiziert oder falsifiziert werden müssen. Neu: Die Informatik erweitert das Spektrum der Konzepte.

20 Klassisches wissenschaftliches Vorgehen:  Problem  Hypothese  (Modell) Experiment  Beobachtung (Daten)  Analyse und Auswertung  Lösung oder Verfeinerung (Problem) Erweiterung: Problem  Problemanalyse  Modell  Hypothese  Experiment/Theorie – Beobachtung (Daten)  Analyse und Auswertung  Lösung oder Verfeinerung {Anpassung des Modells} Simulation erlaubt Experimente in hypothetischen Welten!

21 Problem Hypothese Experiment Beobachtung Daten Analyse Lösung? Problem Modell/ Hypothese Experiment Beobachtung Daten Analyse Lösung? Simulation


Herunterladen ppt "Modellierung und Simulation metabolischer Netzwerke Inhalte der Vorlesung Übungsbetrieb – Termin Mo. 12 - 14 Uhr – D5-113 1. Termin: 23.10.06"

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen