Syllabus
1. Úvod do Integrativní systémové biologie. Úvodní seminář ukazuje přehled základních informatických nástrojů umožňujících textové vyhledávání, porovnávání a charakterizaci biomedicínských poznatků a dat. Presentuje moderní modelové systémy a jejich propojení do jedné celistvé bioinformatiky. Ukazuje stav vývoje v konkrétních modelových organismech a jejich propojení s biologií člověka s moderním lékařstvím. Bližší presentace modelu C. elegans a jeho významu pro chápání regulace buněčné specifikace a celistvého biologického pohledu. Praktická část: Vyhledání dat ve Wormbase Vytvoření vlastního názoru na gen, jeho expresi a funkci u daného organismu.
2. Nástroje moderní informatiky. V tomto semináři se pomocí informatických nástrojů podíváme do velkého množství dat budeme se zabývat jejich významem, hledat shody dat, rozdíly v publikovaných výsledcích, budeme detekovat diskrepance a konflikty v dostupných biomedicínských údajích. Praktická část: Rychlá orientace v textových vyhledávačích PubMed Vytvoření vlastní rešerše na dané aktuální téma Použití informatických nástrojů umožňujících automatické rešerše Vypracování literární rešerše a napsání souhrnného textu.
3. Evoluční koncept biologie. Koncept, který umožňuje sjednocující pohled na struktury a funkce biologických procesů. Příbuznost genů a protein ů Fylogeneze a kladistika Zachovalé regulační cesty a mechanismy Praktická část: Vytvoření kladogramů a fylogramů Nalezení podobnosti proteinů a zachovalých struktur.
4. Systémový pohled na regulační sítě a/ regulace genové exprese Mechanismy regulace transkripce. Transkripční faktory, mechanismy aktivace a represe genové exprese. Konvergentní mechanismy promítající různorodé stimuly ke konkrétním genům a jejich transkripční regulaci a divergentní mechanismy zajišťující specifikaci regulace. Regulace hormony a hormonálně aktivními látkami cestou jaderných receptorů. Problematika regulace lipofilními hormony ze skupiny zahrnující steroidní hormony, thyroidní hormon, retinoidy a další lipofilní látky s hormonálním účinkem. Vztahy uplatňující se v regulaci vývoje organismu a u nádorů, vedlejší účinky hormonální a antihormonální léčby, osteoporosa a možnosti jejího ovlivnění. Praktická část: Analýza promoterů a regulačních sítí Identifikace proteinových fyzikálních a funkčních interakcí (transkripční faktory a kofaktory.
5. Systémový pohled na regulační sítě b/ buněčná signalizace zaostřeno na insulinový receptor, diabetes a metabolický syndrom. V tomto semináři si ukážeme, že lékařsky velmi důležitý a komplikovaný syndrom představuje mimořádně zajímavou tématiku u které je velmi atraktivní nejen možná léčba ale také velmi efektivní prevence navazujících komplikací. Praktická část: Vyhledání regulační sítě insulinového receptoru a jaderných receptorů. Identifikace pravděpodobných funkcí určitého aktuálního proteinu a spojení do konvergentních regulačních drah.
6. Systémový pohled na regulační sítě c/ posttranskripční regulace genové exprese. RNA interference a malé regulační RNA molekuly. Praktická část: Vyhledání literárního zdroje identifikujícího regulaci na posttrankripční úrovni a jeho kritická analýza.
7. Systémová biologie organel. Strukturně funkční vztahy. Jak potřeby organismu a buněčný stres regulují buněčnou funkci. Praktická část: Vyhledávání hypotetických funkcí konkrétních proteinů ve funkčních databázích s ohledem na pravděpodobnou regulační cestu a funkční strukturu.
8. Integrativní patologie Informatika v patologii Databáze spojující patologii a klinická data Kategorizace dat a pojmů Gene ontology, UniGene, expresní a další databáze patologických stavů Kategorizace regulačních cest a mechanismů Mezinárodní klasifikace nemocí Praktická část: Pohled do databází nemocí a spojení s databázemi obecného charakteru.
9. Systémová integrativní onkologie, regulační sítě nádorové biologie. Informatický systém klasifikace nádorů a nová data biologie nádorů. Nové diagnostické a klasifikační možnosti. Praktická část: Vyhledání literárního zdroje pro konkrétní zadanou otázku a následná informatická analýza.
10. Systémová biologie stárnutí. Stárnutí organismu je geneticky regulováno. Princip Jin a Jang. Stárnutí a regenerace buněk organismu. Praktická část: Vyhledání zdrojů dat a jejich analýza. Identifikace regulačních cest ovlivňujících stárnutí.
Annotation
Charakteristika volitelného předmětu, jeho uspořádání a cíle: Tento volitelný předmět má cíle znalostní, dovednostní a v širším pohledu intelektuální. V první rovině (znalostní a dovednostní) je postaven tak, aby efektivním způsobem presentoval současný stav informatiky se vztahem k biologii a lékařství.
Aktivním způsobem budou probrány p řístupy a nástroje současné bioinformatiky zahrnující ukládání lékařských a vědeckých informací, jejich získávání z databazí, specifické použití a další návazné analyzování. V druhé rovině budou probrány specifické oblasti, které mají význam pro chápání důležitých konceptů a důležitých oblastí biologie a medicíny.
Do těchto oblastí patří evoluční koncept biologie, regulační mechanismy metabolismu, vývoje, buněčné a tkáňové homeostázy, tkáňovou obměnu, specializace a diferenciace buněk. Předmět je připraven tak, aby studentům umožnil orientaci v informatických biomedicínských systémech.
Semináře jsou rozděleny na část přednášky zaměřené na konkrétní tématiku a část praktickou, kdy studenti budou moci řešit vybrané problémy pomocí bioinformatiky na individuálních počítačích. Je připraveno deset základních seminářů.
Témata jsou vybrána tak, aby zahrnovala oblasti, které se prolínají do většího počtu lékařských oborů a absolvování předmětu tak dalo studentům nástroje, které budou používat během dalšího studia.