Акбердин Илья Ринатович,
ООО «БИОСОФТ.РУ», Новосибирск, Россия
http://biomodelsgroup.ru/people/akberdin/, email: akberdinir@gmail.com
Практическое занятие:
HANDS-ON TRAINING: Constraint-based modeling of metabolic systems
SHORT DESCRIPTION:
Cellular metabolism constitutes a complex dynamical system and gives rise to a wide variety of dynamical phenomena, including multiple steady states and temporal oscillations. The elucidation, understanding, and eventually prediction of the behavior of metabolic systems represent one of the primary challenges in the postgenomic era. Access to complete genome sequences of bacteria enables whole-genome metabolic reconstruction and flux-balance modeling. To this end, substantial effort has been dedicated in recent years to develop and investigate detailed models of cellular metabolic processes because a mathematical model can serve as a ‘‘virtual laboratory’’ that allows the building up of a characteristic description of the system and gives insights into fundamental design principles of cellular functions, such as adaptability, robustness, and optimality.
Trainees will study the complexity of cellular metabolism using constraint-based modeling approach. During this hands-on training, attendees will learn basic techniques for modeling of biochemical networks. The first part of the training introduces data access and storage via different databases for genome-scale modeling. The second part continues with principles of stoichiometric and constraint-based modeling coupled with hands on exercises using Optflux. The hands on exercises throughout the training will ensure that trainees become familiar with the software tools (Optflux platform, Escher, Pathway tools, Kbase etc.) and with analyzing, creating, editing, importing, simulating and storing biochemical networks as well as genome-scale models (BIGG, BioModels database, ModelSeed, BioCyc etc.).
KEY WORDS: systems biology, mathematical modeling, constraint-based approach, flux balance analysis, metabolic systems.
LANGUAGE: English, Russian.
Duration: 2–3 Hours.
PREREQUISITES:
Some knowledge of mathematical modeling will be advantageous.
The participants should bring their own laptop with Optflux platform installed (https://sourceforge.net/projects/optflux/files/LatestRelease/).
Registration on KBase (https://kbase.us/sign-up-for-a-kbase-account/) and ModelSeed (http://modelseed.org/) web-sites is recommended but not mandatory.
For more information please contact Dr Ilya Akberdin (akberdinir/AT/gmail.com).
It may also be helpful to visit the web-sources of software and tools we will use on the training:
http://www.optflux.org/, https://kbase.us/, http://modelseed.org/
https://escher.github.io/#/, http://bigg.ucsd.edu/,
https://www.ebi.ac.uk/biomodels/, https://memote.io/
Бакулина Анастасия Юрьевна,
Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Практическое занятие:
Гомологическое моделирование белков.
- Знакомство с базой белковых структур PDB и классификациями белковых структур SCOP и CATH. Знакомство с серверами, помогающими построить модели белков (Genesilico metaserver, Swiss-Model, I-tasser). Запуск последовательностей будущих моделей на различных серверах.
- Работа с программами просмотра пространственных структур белков в формате PDB (Accelrys Visualizer, PyMOL) — основные возможности. Изучение формата PDB.
- Структурное выравнивание. Сравнение моделей, полученных разными способами, и реальных структур.
Власов Пётр Константинович,
Institute of Science and Technology, Австрия
Практическое занятие:
Рациональный дизайн лекарств: серебряной пули нет — НО охота на Снарка закончилась.
Главная цель проекта — дать участникам представление о современной молекулярной биологи и генетике в контексте их «проекции» на разработку лекарственных препаратов и на персонализированную биомедицину. В проекте объединяются компьютерные методы генетики, системной биологии и рационального дизайна лекарств. Проект включает (1) теоретический курс: обсуждение разнообразных разделов и технологий молекулярной и клеточной биологии, переносимых в медицину, практику системного подхода в поиске терапевтических мишеней, самостоятельный поиск и анализ соответствующей информации и пр… и (2) практическую работу: освоение современных методов моделирования белковых структур и белок-лигандных взаимодействий. В проекте будут представлены общая идеология и «траектория» рационального дизайна лекарств, разобраны конкретные примеры выбора новых интересных «мишеней» для (потенциального) терапевтического воздействия и, наконец, обсуждена важность оценки влияния вариативности генома человека на структуры/функции конкретных белков и на ход соответствующих биохимических каскадов. Отдельное внимание будет уделено тому, как на молекулярном уровне воплощается связь генетип-фенотип, в т.ч. в контексте различных патогенезов – и тому, как современные представления об этой связи используются в создании новых лекарственных препаратов.
Кребс Ольга,
Институт теоретических исследований, Гейдельберг, Германия (HITS gGmbH, Heidelberg, Germany)
Практическое занятие:
Data, operations and models in SEEK: storing, interlinking, finding, and reusing.
Docu can be found here
http://docs.seek4science.org/help/user-guide/index.html
Register here (local SEEK instance)
http://seekdb.bionet.nsc.ru/
FAIRDOMHub (public instance) with real projects
https://fairdomhub.org/
Лашин Сергей Алесандрович, Мустафин Захар Сергеевич,
ИЦиГ СО РАН, НГУ, Новосибирск, Россия
Практическое занятие:
Построение и анализ биологических сетей с помощью программы Cytoscape.
В рамках практического занятия мы познакомимся с одним из самых популярных средств для работы с генными сетями – Cytoscape. Будут разобраны способы создания сетей вручную, с помощью импорта из таблиц, а также генерации с помощью подключаемых модулей. Будут рассмотрены популярные на сегодняшний день способы построения сетей на основе имеющегося списка генов. Будут разобраны возможности работы с внешним видом сети, а именно – цветовые схемы, схемы компоновки, группировка узлов. Будут разобраны возможности биологического анализа сетей с помощью подключаемых модулей.
Миронова Виктория Владимировна,
ИЦиГ СО РАН, НГУ, Новосибирск, Россия
Практическое занятие:
Functional annotation of differentially expressed genes.
On the practice we will functionally annotate several transcriptome datasets united by the same problem (abiotic stresses). We will learn which processes are affected, which transcription factors likely are the most important regulators and how the abiotic stress recruits developmental programs to help an organism coping with the stress. Students will work with R Studio, FoldGO, DAVID, AgriGO, MetaRE and Cytoscape softwares.
Тийс Евгений Сергеевич,
ИЦиГ СО РАН, Новосибирск, Россия
The practical training:
Applying ANDSystem for reconstruction and analysis of molecular genetic networks, related to diseases and phenotypical traits.
will include:
- Introduction to automatic text analysis techniques (text-mining);
- Analysis of over-represented gene Ontology biological processes by the PANTHER tool;
- Familiarity with the ANDSystem system, which allows for the reconstruction and analysis of molecular genetic networks associated with diseases and phenotypic traits;
- Mastering the methods of reconstruction and analysis of associative gene networks using the ANDSystem;
- Acquaintance with the methods assessing the centrality of vertices in graphs and gene network clustering.
Щербаков Дмитрий Юрьевич,
ЛИН СО РАН, Иркутск, Россия
Практическое занятие:
Статичтические методы сравнения гипотез о сценариях сложных микроэволюционных процессов.
В практие будут рассмотрены методы форвардного и постериорного моделирования
микроэволюционных процессов(изменения численности, миграции, вторичных
нарушений репродуктивной изоляции) и программы, реализующие эти методы.
