Welcome to the Lectures Wiki Netzwerkanalyse SS 2015

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Oral exams: Friday, 17 July 2015, 8 a.m. - 2 p.m., R 142, A6

General Information

SWS/credit hrs: 2+2+2 , credits: 10 ECTS

Lecturers: Alexander Bockmayr, Martin Vingron, Mohammad Sadeh
Tutors: Therese Lorenz, Mahsa Ghanbari

Language: Englisch

Ziel: Das Ziel der Veranstaltung ist das Kennenlernen grundlegender mathematischer und algorithmischer Konzepte im Bereich der Modellierung, Simulation und Analyse molekularer Netzwerke im Rahmen der algorithmischen Systembiologie. Die Studierenden lernen eine biologische oder medizinische Fragestellung zu analysieren, zu gegebenen Daten einen passenden Modellierungsansatz auszuwählen und umzusetzen, sowie die Ergebnisse zu beurteilen und zu kommunizieren.

Inhalte: Es werden vertieft Themen aus folgenden Gebieten behandelt:
- Modellierung biochemischer Netzwerke mit gewöhnlichen Differentialgleichungen
- Diskrete Modellierung regulatorischer Netzwerke
- Constraintbasierte Modellierung metabolischer Netzwerke
- Stochastische und hybride Modellierung

Dates

	Time	Location
Lecture	Friday 10 - 12	Arnimallee 6 SR 025/026
Exercise	Friday 12 - 14	Arnimallee 6 SR 025/026
Seminar	Monday 10 - 12	Arnimallee 6 SR 025/026

Lecture Schedule (FU Part)

Date	Lecturer	Topic	Lecture Material	Aditional Material
13.04.2015	Bockmayr	Introduction to systems biology	Slides	Article
17.04.2015	Bockmayr Bockmayr	Continuous modeling: reaction networks, phase plane analysis	Slides XPP Software	Sontag, Chap.2.6
20.04.2015	Lorenz	Exercises	COPASI Software	Netzwerkanalyse_Ex1.pdf
24.04.2015	Bockmayr Bockmayr	Continuous modeling: stability analysis	Slides	Ingalls, Chap.4.1,4.2
27.04.2015	Lorenz	Exercises
04.05.2015	Bockmayr	Continuous modeling: bifurcation analysis	Slides	Sontag, Chap.2.9
08.05.2015	Bockmayr Bockmayr	Discrete modeling: Thomas formalism	Slides	Review article
11.05.2015	Lorenz	Exercises
15.05.2015	Bockmayr Bockmayr	Discrete modeling: Model checking	Slides
18.05.2015	Lorenz	Exercises
22.05.2015	Bockmayr Lorenz	Constraint-based modeling Exercises	Slides	Article
29.05.2015	Bockmayr Lorenz	Constraint-based modeling Exercises	Slides	Article
01.06.2015	A. Arguello J. Schulze	Constraint-based modeling Seminar: Cyanobacterial biofuels		Article1 Article2 CellNetAnalyzer Software
05.06.2015	Bockmayr Bockmayr	Stochastic modeling	Slides1 Slides2	Article Online Lecture
08.06.2015	F. Heyl I. Ziska	Discrete modeling Seminar: T-helper cell plasticity		Article GINsim Software
12.06.2015	T. Krannich M. Rams R. Alberdi Vallejo S. Jacob	Continuous modeling Seminar Stochastic modeling Seminar		Article1 Article2 Cell Cycle Page Article1 Article2 StochPy Software
15.06.2015 - 10.07.2015	MPI
13.07.2015	Questions/Answers
17.07.2015	Oral exams

Materials

Systems biology

• Kitano H. Systems biology: a brief overview Science. 2002 Mar 1;295(5560):1662-4
• Walhout M, Vidal M, Dekker J. Handbook of Systems Biology, Elsevier, 2013

Continuous modeling

• Sontag ED. Lecture Notes on Mathematical Systems Biology Rutgers Univ., Mar 2015
• Ingalls B. Mathematical Modeling in Systems Biology MIT Press, 2013
• Tyson JJ, Chen K, Novak B. Network dynamics and cell physiology Nat Rev Mol Cell Biol. 2001 Dec;2(12):908-916

Discrete modeling

• Thomas R, Kaufman M. Multistationarity, the basis of cell differentiation and memory. II. Logical analysis of regulatory networks in terms of feedback circuits Chaos. 2001 Mar;11(1):180-195
• Thomas R, D'Ari R. Biological Feedback. CRC Press, 1990. Online version

Constraint-based modeling

• Terzer M, Maynard ND, Covert MW, Stelling J. Genome-scale metabolic networks Wiley Interdiscip Rev Syst Biol Med. 2009 Nov-Dec;1(3):285-97 pdf
• Orth JD, Thiele I, Palsson BØ. What is flux balance analysis? Nat Biotechnol. 2010 Mar;28(3):245-8.
• Lewis NE, Nagarajan H, Palsson BO. Constraining the metabolic genotype-phenotype relationship using a phylogeny of in silico methods. Nat Rev Microbiol. 2012 10(4):291-305.
• Steuer R. CyanoGrowth - die architektur des phototrophen wachstums. Von der Systembiologie zur biotechnologischen Anwendung systembiologie.de, 2015 May;9:48-52.

Stochastic modeling

• Gillespie DT, Hellander A, Petzold LR. Perspective: Stochastic algorithms for chemical kinetics J Chem Phys. 2013 May 7;138(17):170901.

Tutorial

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Exercises:

Für die aktive Teilnahme gilt: Anwesenheit in den Übungen und die regelmäßige Abgabe der Hausaufgaben (50% der Gesamtpunkte)

Exercise sheet 1 (due 24.04.): Netzwerkanalyse_Ex1.pdf

Exercise sheet 2 (due 01.05.): Netzwerkanalyse_Ex2.pdf
Xpp-File for the first Example: Ex2_Example1.ode

Exercise sheet 3 (due 15.05.): Netzwerkanalyse_Ex3.pdf

Exercise sheet 4 (due 22.05.): Netzwerkanalyse_Ex4.pdf

Exercise sheet 5 (due 29.05.): Netzwerkanalyse_Ex5.pdf

AdditionalMaterialNetzwerk15

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