Modul: Constraint-based Modeling of Cellular Networks

Inhalt

Das Modul vermittelt Grundlagen informatorischer Ansätze beim constraint-basierenden Modellieren. Einführungen in das lineare, quadratische und Integer basierte Programmieren sowie das Bilevel-Programmieren werden angeboten. Methodiken des Constraint-basierten Modellierens beinhalten Flux-Balance-Analysen und ihre dynamischen Erweiterungen sowie Ansätze des Design-Strategien des metabolischen Engineerings. Alle Verfahren werden illustriert und angewendet mittels konkreter Beispiele metabolischer Netztwerke. Konzepte von Flux und Konzentrations-Kopplungen und ihre Beziehungen zu elementaren Flux-Modi werden hervorgehoben. Ansätze für die Vorhersage von Phänotypen in Mutanten werden ebenfalls vorgestellt und kritisch mit Hinsicht auf die Einzigartigkeit von Lösungen diskutiert.

Qualifikationsziele

• Berufliche Kompetenzen

Ein tiefes Verständnis metabolischer Netzwerke und ihrer Manipulationsmöglichkeiten um ein gewünschtes Verhalten zu erreichen – z.B. die Produktion einer gewünschten Verbindung wird vermittelt. Beziehungen zum Modellieren von anderen zellulären Netzwerken im Constraint-basierten Modellieren werden ebenfalls hergestellt.

• Methodische Kompetenzen

Benutzung der Software-Tools MATLAB und R um Flux-Zustände zellulärer Systeme vorherzusagen und diese mit experimentellen Szenarien zu vergleichen.

• Praktische Kompetenzen

Computer-Analyse biologischer Netzwerke, Demonstration der Robustheit von Vorhersagen sowie Integration existierenden Wissens von Sequenzen und Ontologien mit den Ergebnissen des Constraint-basierenden Modellierens.

Klausur, 90 Minuten, bestehend aus theoretischem und praktischem Anteil

Übungsaufgaben (50%) und Quiz (50%)

Präsentation (10 Min.)

WiSe