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carlos-manuel-estevez-breton
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Una aproximación a lo que es la biología de sistemas y la biología. sintética Conferencia ofrecida en la Universidad de la Salle, sede chapinero Auditorio F100, Ed. Fundadores. Ciclo de Conferencias Departamento de Ciencias Básicas.
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Biología de sistemas y Biología sintética
Carlos Manuel Estévez-Bretón
viernes 17 de abril de 2009
Que es la Biología de SistemasOrígenesTécnicas AsociadasModelamiento
Que es Biología SintéticaOrígenesLogrosAspectos adicionales
viernes 17 de abril de 2009
Área de estudio interdisciplinaria basada en la Biología
http://www.flickr.com/photos/amin_tabrizi/72684909/
viernes 17 de abril de 2009
Enfocada en el estudio Sistemático de
interacciones complejas sistemas biológicos
viernes 17 de abril de 2009
Uno de sus objetivos es descubrir nuevas
propiedades emergentes
viernes 17 de abril de 2009
para entender mejor la totalidad de los procesos que ocurren en un sistema biológico
http://www.flickr.com/photos/gak/160062467/
viernes 17 de abril de 2009
Algunos dicen que es un área de estudio
viernes 17 de abril de 2009
Otros que es el antónimo del reduccionismo
viernes 17 de abril de 2009
Multiescalaridad
http://www.flickr.com/photos/ianturk/269291890/viernes 17 de abril de 2009
"Systems biology...is about putting together rather than
taking apart, integration rather than reduction. It requires that we develop ways of thinking about integration that are as rigorous as our reductionist
programmes, but different....It means changing our philosophy, in the full sense of the term"
Denis Noble (2006). The Music of Life: Biology beyond the genome. Oxford University Press. ISBN 978-0199295739. p21
viernes 17 de abril de 2009
The Music of Life: A new view on Nature and
Nurture
http://www.pulse-project.org/node/32
viernes 17 de abril de 2009
Principios
http://www.flickr.com/photos/spilt-milk/164145237/
viernes 17 de abril de 2009
1. La funcionalidad biológica es multinivel
Noble,D. Claude Bernard, the first systems biologist,and the future of physiology Experimental Physiology (2008)Published online 19th October 2007 expphysiol.2007.038695v1
viernes 17 de abril de 2009
2. La transmisión de información no es en
una sola vía.
viernes 17 de abril de 2009
3. El DNA no es el único transmisor de la
herencia.
viernes 17 de abril de 2009
4. La teoría de relatividad biológica: no hay un nivel privilegiado
de causalidad.
viernes 17 de abril de 2009
5. La Ontología Genética (GO) fallará si
no se consideran niveles superiores de
penetración
viernes 17 de abril de 2009
6. No hay programa genético
viernes 17 de abril de 2009
7. No hay programas a ningún otro nivel
viernes 17 de abril de 2009
8. No hay programas en el cerebro.
viernes 17 de abril de 2009
9. El cuerpo no es un objeto
viernes 17 de abril de 2009
10. Hay mucho mas por ser descubierto; no existe todavía una
genuina teoría biológica
viernes 17 de abril de 2009
http://www.flickr.com/photos/mydailycommute/19354158/viernes 17 de abril de 2009
http://www.flickr.com/photos/mydailycommute/19354158/
Modelos cuantitativos de cinética enzimática
viernes 17 de abril de 2009
http://www.flickr.com/photos/mydailycommute/19354158/
Modelos cuantitativos de cinética enzimática
Simulaciones(neurofisiología)
viernes 17 de abril de 2009
http://www.flickr.com/photos/mydailycommute/19354158/
Modelos cuantitativos de cinética enzimática
Simulaciones(neurofisiología)
•Teoría de Control•Cibernética
viernes 17 de abril de 2009
http://www.flickr.com/photos/santoposmoderno/3300496591/
Teoría de CONTROL
viernes 17 de abril de 2009
Cibernética
http://www.flickr.com/photos/selva/20600897/
viernes 17 de abril de 2009
http
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ww
.flic
kr.c
om/p
hoto
s/jo
nrag
nars
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2159
8438
88/
viernes 17 de abril de 2009
Karl Ludwig von Bertalanffy September 19, 1901, Vienna, Austria – June 12, 1972, New York, USA
Teoría General de Sistemasviernes 17 de abril de 2009
1963 Premio Nobel de -Fisiología o Medicina
viernes 17 de abril de 2009
Alan Lloyd Hodgkin
5 February 1914, Banbury, Oxfordshire, England – 20 December 1998 Cambridge
viernes 17 de abril de 2009
OM, FRS.22 November 1917, Hampstead, London
Sir Andrew Fielding Huxley
viernes 17 de abril de 2009
Marcapasos
Denis Noble
viernes 17 de abril de 2009
1966 international symposium at the Case Institute of Technology in Cleveland, Ohio
"Systems Theory and Biology”
Mihajlo D. Mesarovic
viernes 17 de abril de 2009
http://www.flickr.com/photos/kurtrik/3219516274/viernes 17 de abril de 2009
viernes 17 de abril de 2009
viernes 17 de abril de 2009
http://www.flickr.com/photos/ppdigital/3123340426/
Técnicas Asociadas
viernes 17 de abril de 2009
http://www.flickr.com/photos/suncana/365876497/
Transcriptómica
viernes 17 de abril de 2009
http
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Proteómicaviernes 17 de abril de 2009
viernes 17 de abril de 2009
Inte
ract
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viernes 17 de abril de 2009
Metagenómica
viernes 17 de abril de 2009
Modelos Mecanisistas
viernes 17 de abril de 2009
Sistemas Dinámicos Adaptativos
http://www.flickr.com/photos/burnblue/104767702/
viernes 17 de abril de 2009
Modelamiento Celularviernes 17 de abril de 2009
Systems Biology Markup Languaje
• Descrito por Hucka et al. (2003), es una form ade representar redes bioquímicas.
• Es una extensión de eXtensible Markup Languaje.
viernes 17 de abril de 2009
SBML
• El modelo consiste en listas de:
• funciones• unidades• compartimientos • especies• parámetros• reglas• reacciones• eventos
viernes 17 de abril de 2009
viernes 17 de abril de 2009
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viernes 17 de abril de 2009
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viernes 17 de abril de 2009
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viernes 17 de abril de 2009
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viernes 17 de abril de 2009
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viernes 17 de abril de 2009
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viernes 17 de abril de 2009
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viernes 17 de abril de 2009
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viernes 17 de abril de 2009
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viernes 17 de abril de 2009
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viernes 17 de abril de 2009
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viernes 17 de abril de 2009
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viernes 17 de abril de 2009
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viernes 17 de abril de 2009
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viernes 17 de abril de 2009
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viernes 17 de abril de 2009
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viernes 17 de abril de 2009
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viernes 17 de abril de 2009
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viernes 17 de abril de 2009
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<model id=”MiRedMetabolica”name=”Mi Red Metabólica”>
<listOfUnitDefinitions>…
</listOfUnitDefinitions><listOfCompartments>
…</listCompartments><listOfSpecies>
…</listOfSpecies><listOfParamaters>
…</listParameters> <listOfReactions>
…</listReactions>
</model></sbml>
viernes 17 de abril de 2009
SBML: unidades• La lista es opcional de unidades permite la
definición y redefinición de unidades usadas por el modelo.
viernes 17 de abril de 2009
SBML: unidades• La lista es opcional de unidades permite la
definición y redefinición de unidades usadas por el modelo.
<listOfUnitDefinitions><unitDefinition id=”substancia”>
<listOfUnits><unit kind =”item”/>
</listOfUnits></unitDefinition>
</listOfUnitDefinitions>
viernes 17 de abril de 2009
SBML: compartimientos• Lista los estados simples de los
compartimientos en el modelo.
• Si tiene dos compartimiento anidados sería:
• La unidad de volumen por omisión es litro
• Se debe declarar el compartimiento que está “afuera”
viernes 17 de abril de 2009
SBML: compartimientos• Lista los estados simples de los
compartimientos en el modelo.
• Si tiene dos compartimiento anidados sería:
<listOfCompartments><compartment id=”Celula” size=”1”/><compartment id=”Nucleo” size”1” outside”Celula”/>
</listCompartments>
• La unidad de volumen por omisión es litro
• Se debe declarar el compartimiento que está “afuera”
viernes 17 de abril de 2009
SBML: especies• Lista los estados simples de las moléculas
• Las unidades son las establecidas en “unidades”
viernes 17 de abril de 2009
SBML: especies• Lista los estados simples de las moléculas
• Las unidades son las establecidas en “unidades”
<listOfSpecies><species id=”Gen” compartment=”Celula” initialAmount=”10” hasOnlySubstanceUnits=”true”/><species id=”P2Gen” name=”P2Gen”compartment=”Celula” initialAmount=”0” hasOnlySubstanceUnits=”true”/><species id=”RNA” compartment=”Celula” initialAmount=”0” hasOnlySubstanceUnits=”true”/><species id=”P” compartment=”Celula” initialAmount=”0” hasOnlySubstanceUnits=”true”/><species id=”P2” compartment=”Celula” initialAmount=”0” hasOnlySubstanceUnits=”true”/></listOfSpecies>
viernes 17 de abril de 2009
SBML: parámetros• La sección de parámetros se puede usar
para declarar nombres de variables numéricas para ser usadas en fórmulas algebráicas.
• Generalmente se usan para declarar constantes para las leyes de cinética o reacciones bioquímicas.
viernes 17 de abril de 2009
SBML: parámetros• La sección de parámetros se puede usar
para declarar nombres de variables numéricas para ser usadas en fórmulas algebráicas.
• Generalmente se usan para declarar constantes para las leyes de cinética o reacciones bioquímicas.
<listOfParamaters><parameter id=”k1” vaue=”0,01”/><parameter id=”k2” vaue=”0,1”/>
</listParameters>
viernes 17 de abril de 2009
SBML: reacciones
• Es un listado de reacciones
• Una reacción consta de reactantes, productos y tazas de cambio.
• También puede declarar un especies modificadoras “modifier” que no son reactantes o productos pero que intervienen en la reacción
viernes 17 de abril de 2009
viernes 17 de abril de 2009
<listOfReactions><reaction id=”dimerización” reversible=”false”>
<listOfReactants><speciesReference species=”P” stochiometry=”2”/>
</listOfReactants><listOfProducts>
<speciesReference species=”P2/”></listOfProducts><kineticLaw>
<math xmlns=”hhtp://www.w3.org/Math/MathML”><apply>
<times/><ci> k4 </ci><cn> 0.5 </cn><ci> P </ci>
</apply><apply>
<minus/><ci>P </ci><cn type=”integer”> 1 </cn>
</apply></math>
</kineticLaw><listOfParameters><parameters id=”k4” value=”1”/></listOfParameters>
</reaction></listReactions>
viernes 17 de abril de 2009
Notación
viernes 17 de abril de 2009
Software Infrastructure
Model representation
Database
Software tools
Standard representationmethod of biologicalmodels
CellDesigner
Translator RoadRunner AutoLayout
viernes 17 de abril de 2009
CellDesigner
+ +
CellDesigner=
+
Modeling tool for biochemical and gene-regulatory network
viernes 17 de abril de 2009
viernes 17 de abril de 2009
Biología Sintética
viernes 17 de abril de 2009
http://www.nature.com/nature/comics/syntheticbiologycomic/
http
://op
enw
etw
are.
org/
imag
es/e
/e0/
AiS
B_Sp
anis
h.pd
f
viernes 17 de abril de 2009
Area de investigación biológica.
Combina ciencia e ingeniería.
Para diseñar y construir ("sintetizar") noveles sistemas y
funciones biológicas.
viernes 17 de abril de 2009
En1974, el Genetista Polaco Waclaw
Szybalski introduce el término
viernes 17 de abril de 2009
El represilador es un oscilador artificial que se construye mediante una red de reguladores
génicos.A Synthetic Oscillatory Network of Transcriptional Regulators; Michael B. Elowitz and Stanislas Leibler;
Nature. 2000 Jan 20;403(6767):335-8.
viernes 17 de abril de 2009
Consiste en 3 genes conectados en un bucle de
retroalimentación.
viernes 17 de abril de 2009
•Cada gen reprime al al siguiente en un bucle.•Cada gen es reprimido por el gen anterior.
viernes 17 de abril de 2009
Una proteina fluorescente se usa como reportero.
viernes 17 de abril de 2009
viernes 17 de abril de 2009
viernes 17 de abril de 2009
A Synthetic Oscillatory Network of Transcriptional Regulators; Michael B. Elowitz and Stanislas Leibler; Nature. 2000 Jan 20;403(6767):335-8.
viernes 17 de abril de 2009
La red se compone de tres genes: LacI, extraído de la bacteria E. coli, tetR del transposón Tn10 y cI del fago λ
viernes 17 de abril de 2009
UT Austin 2004 Synthetic Biology competition photo. Courtesy of Jeff Tabor and Randy Rettberg
http://en.wikipedia.org/wiki/File:UT_HelloWorld.jpgviernes 17 de abril de 2009
Una biopelícula hecha por el equipo de 2004 de Biología Sintética de UT Austin / UCSF.
Despliega el mensaje "Hello world", comúnmente utilizado como muestra en
lenguajes de programación.
viernes 17 de abril de 2009
Registry of Standard Biological Parts
viernes 17 de abril de 2009
una colección de ~3200 partes
genéticas
viernes 17 de abril de 2009
El repositorio de BioBrick mantiene el DNA de las partes
en células.viernes 17 de abril de 2009
viernes 17 de abril de 2009
viernes 17 de abril de 2009
http://ginkgobioworks.com/support/viernes 17 de abril de 2009
http://partsregistry.org/Catalog
viernes 17 de abril de 2009
viernes 17 de abril de 2009
viernes 17 de abril de 2009
viernes 17 de abril de 2009
viernes 17 de abril de 2009
viernes 17 de abril de 2009
Molecular Systems Biology 2 Article number: 69 doi:10.1038/msb4100104Published online: 12 December 2006Citation: Molecular Systems Biology 2:69
viernes 17 de abril de 2009
Nanobiotecnología
http
://lif
eboa
t.com
/ex/
i.nan
obot
viernes 17 de abril de 2009
viernes 17 de abril de 2009
viernes 17 de abril de 2009
•ET Synthetic Biology•IET Systems Biology•Springer - Systems and Synthetic Biology•BMC Systems Biology•Nature - Molecular Systems Biology•PLoS - Computational Biology•Elsevier - Biosystems•World Scientific - Journal of Bioinformatics and Computational Biology•World Scientific - Journal of Biological Systems•Journal of the Royal Society - Focus on Systems Biology•Biophysical Journal•RSC Publishing - Molecular Biosystems•PNAS•Virtual Journal of Biological Physics Research•EURASIP Journal on Bioinformatics and Systems Biology•In Silico Biology
viernes 17 de abril de 2009
http://www.youtube.com/watch?v=A-mCWIGVgmQ
7:57
viernes 17 de abril de 2009
• Science Today: Synthetic Biology/UC Berkeley http://www.youtube.com/watch?v=PCxSa6vGEFY
• Renewable Energy from Synthetic Biology http://www.youtube.com/watch?v=GZge1v7GDq0
• The Implications of Synthetic Biology http://mitworld.mit.edu/video/363
viernes 17 de abril de 2009
Carlos Manuel Estévez-Bretón Riveros MSc.
[email protected] * Twitter: http://twitter.com/Karelman * Identi.ca: http://identi.ca/karelman * Delicious: http://delicious.com/Karelman * Picassa: http://picasaweb.google.com/karelman * Flickr: http://www.flickr.com/photos/karelman/ * YouTube: http://www.youtube.com/user/charlymandna * Panoramio: http://www.panoramio.com/user/130408 * SlideShare: http://www.slideshare.net/Karelman * Blog - TICs, Tag, Tounge: http://tics-tag-tongue.blogspot.com/
viernes 17 de abril de 2009