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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 Sistemas
                              Orígenes
                              Técnicas Asociadas
                              Modelamiento

                              Que es Biología Sintética
                              Orígenes
                              Logros
                              Aspectos 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



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http://www.flickr.com/photos/gak/160062467/




para entender mejor la totalidad de los procesos que ocurren
                  en un sistema biológico


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Algunos dicen que es
                           un área de estudio


viernes 17 de abril de 2009
Otros que es el antónimo
              del reduccionismo




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Multiescalaridad

                              http://www.flickr.com/photos/ianturk/269291890/
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quot;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 termquot;




       Denis Noble (2006). The Music of Life: Biology beyond the genome. Oxford University Press. ISBN 978-0199295739. p21

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The Music of
                                Life: A new view
                                 on Nature and
                                     Nurture

                              http://www.pulse-project.org/node/32



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Principios

                              http://www.flickr.com/photos/spilt-milk/164145237/

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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
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2. La transmisión de
                          información no es en
                               una sola vía.


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3. El DNA no es el
                      único transmisor de la
                              herencia.


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4. La teoría de
                  relatividad biológica: no
                  hay un nivel privilegiado
                        de causalidad.

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5. La Ontología
                  Genética (GO) fallará si
                     no se consideran
                   niveles superiores de
                        penetración

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6. No hay programa
                                   genético


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7. No hay programas a
                         ningún otro nivel


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8. No hay programas en
                        el cerebro.


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9. El cuerpo no es un
                                  objeto


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10. Hay mucho mas por
                    ser descubierto; no
                     existe todavía una
                  genuina teoría biológica

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http://www.flickr.com/photos/mydailycommute/19354158/
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Modelos
                              cuantitativos de
                              cinética enzimática




                                    http://www.flickr.com/photos/mydailycommute/19354158/
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Modelos                        Simulaciones
                              cuantitativos de               (neurofisiología)
                              cinética enzimática




                                    http://www.flickr.com/photos/mydailycommute/19354158/
viernes 17 de abril de 2009
Modelos                      Simulaciones
                              cuantitativos de             (neurofisiología)
                              cinética enzimática
                                                        •Teoría de Control
                                                        •Cibernética




                                    http://www.flickr.com/photos/mydailycommute/19354158/
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Teoría de CONTROL




       http://www.flickr.com/photos/santoposmoderno/3300496591/
viernes 17 de abril de 2009
Cibernética




http://www.flickr.com/photos/selva/20600897/




viernes 17 de abril de 2009
http://www.flickr.com/photos/jonragnarsson/2159843888/




viernes 17 de abril de 2009
Karl Ludwig von Bertalanffy
       September 19, 1901, Vienna, Austria – June 12, 1972, New York, USA




  Teoría General de Sistemas
viernes 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




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Sir Andrew Fielding Huxley


                                              OM, FRS.
                                 22 November 1917, Hampstead, London




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

             quot;Systems Theory and Biology”


                                 Mihajlo D. Mesarovic




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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
Técnicas Asociadas




                              http://www.flickr.com/photos/ppdigital/3123340426/
viernes 17 de abril de 2009
Transcriptómica




                              http://www.flickr.com/photos/suncana/365876497/
viernes 17 de abril de 2009
http://www.expasy.ch/ch2dothergifs/publi/kidney.gif




viernes 17 de abril de 2009
                              Proteómica
viernes 17 de abril de 2009
Interactómica




  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 Celular
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Systems Biology
                                Markup Languaje

                      • Descrito por Hucka et al. (2003), es una
                              form ade representar redes bioquímicas.
                      • Es una extensión de eXtensible Markup
                              Languaje.



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SBML
                      • El modelo consiste en listas de:
                       • funciones
                       • unidades
                       • compartimientos
                       • especies
                       • parámetros
                       • reglas
                       • reacciones
                       • eventos
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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                              <listOfParamaters>




viernes 17 de abril de 2009
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                              <listOfUnitDefinitions>
                                …
                              </listOfUnitDefinitions>
                              <listOfCompartments>
                                …
                              </listCompartments>
                              <listOfSpecies>
                                …
                              </listOfSpecies>
                              <listOfParamaters>
                                …




viernes 17 de abril de 2009
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                     name=”Mi Red Metabólica”>

                              <listOfUnitDefinitions>
                                …
                              </listOfUnitDefinitions>
                              <listOfCompartments>
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                                …
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                                …
                              </listParameters>




viernes 17 de abril de 2009
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                              <listOfUnitDefinitions>
                                …
                              </listOfUnitDefinitions>
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                                …
                              </listCompartments>
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                                …
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                              </listParameters>
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viernes 17 de abril de 2009
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                                …
                              </listOfUnitDefinitions>
                              <listOfCompartments>
                                …
                              </listCompartments>
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viernes 17 de abril de 2009
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                     name=”Mi Red Metabólica”>

                              <listOfUnitDefinitions>
                                …
                              </listOfUnitDefinitions>
                              <listOfCompartments>
                                …
                              </listCompartments>
                              <listOfSpecies>
                                …
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                              </listParameters>
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viernes 17 de abril de 2009
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                                …
                              </listOfUnitDefinitions>
                              <listOfCompartments>
                                …
                              </listCompartments>
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                                …
                              </listOfSpecies>
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                                …
                              </listParameters>
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viernes 17 de abril de 2009
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                                …
                              </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                    Software tools
           Standard representation
           method of biological
           models




                                                              CellDesigner

                              Database




                                           Translator   RoadRunner   AutoLayout


viernes 17 de abril de 2009
CellDesigner
                              +    +       +

  = CellDesigner




                    Modeling tool for biochemical and
viernes 17 de abril de 2009
viernes 17 de abril de 2009
Biología
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http://openwetware.org/images/e/e0/AiSB_Spanish.pdf




                                                         http://www.nature.com/nature/comics/syntheticbiologycomic/
viernes 17 de abril de 2009
Area de investigación biológica.

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                                   Polaco Waclaw
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                       A Synthetic Oscillatory Network of Transcriptional Regulators; Michael B. Elowitz and Stanislas Leibler;
                                                     Nature. 2000 Jan 20;403(6767):335-8.


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viernes 17 de abril de 2009
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                                                     Nature. 2000 Jan 20;403(6767):335-8.


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                     Biología Sintética de UT Austin / UCSF.
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Molecular Systems Biology 2 Article number: 69 doi:10.1038/msb4100104
                              Published online: 12 December 2006
                              Citation: Molecular Systems Biology 2:69
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http://lifeboat.com/ex/i.nanobot




                                    Nanobiotecnología
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viernes 17 de abril de 2009
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•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
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7:57




          http://www.youtube.com/watch?v=A-mCWIGVgmQ
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• 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




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Carlos Manuel Estévez-Bretón Riveros MSc.

                         karelman@gmail.com
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  • 2. Que es la Biología de Sistemas Orígenes Técnicas Asociadas Modelamiento Que es Biología Sintética Orígenes Logros Aspectos adicionales viernes 17 de abril de 2009
  • 3. Área de estudio interdisciplinaria basada en la Biología http://www.flickr.com/photos/amin_tabrizi/72684909/ viernes 17 de abril de 2009
  • 4. Enfocada en el estudio Sistemático de interacciones complejas sistemas biológicos viernes 17 de abril de 2009
  • 5. Uno de sus objetivos es descubrir nuevas propiedades emergentes viernes 17 de abril de 2009
  • 6. http://www.flickr.com/photos/gak/160062467/ para entender mejor la totalidad de los procesos que ocurren en un sistema biológico viernes 17 de abril de 2009
  • 7. Algunos dicen que es un área de estudio viernes 17 de abril de 2009
  • 8. Otros que es el antónimo del reduccionismo viernes 17 de abril de 2009
  • 9. Multiescalaridad http://www.flickr.com/photos/ianturk/269291890/ viernes 17 de abril de 2009
  • 10. quot;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 termquot; Denis Noble (2006). The Music of Life: Biology beyond the genome. Oxford University Press. ISBN 978-0199295739. p21 viernes 17 de abril de 2009
  • 11. The Music of Life: A new view on Nature and Nurture http://www.pulse-project.org/node/32 viernes 17 de abril de 2009
  • 12. Principios http://www.flickr.com/photos/spilt-milk/164145237/ viernes 17 de abril de 2009
  • 13. 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
  • 14. 2. La transmisión de información no es en una sola vía. viernes 17 de abril de 2009
  • 15. 3. El DNA no es el único transmisor de la herencia. viernes 17 de abril de 2009
  • 16. 4. La teoría de relatividad biológica: no hay un nivel privilegiado de causalidad. viernes 17 de abril de 2009
  • 17. 5. La Ontología Genética (GO) fallará si no se consideran niveles superiores de penetración viernes 17 de abril de 2009
  • 18. 6. No hay programa genético viernes 17 de abril de 2009
  • 19. 7. No hay programas a ningún otro nivel viernes 17 de abril de 2009
  • 20. 8. No hay programas en el cerebro. viernes 17 de abril de 2009
  • 21. 9. El cuerpo no es un objeto viernes 17 de abril de 2009
  • 22. 10. Hay mucho mas por ser descubierto; no existe todavía una genuina teoría biológica viernes 17 de abril de 2009
  • 24. Modelos cuantitativos de cinética enzimática http://www.flickr.com/photos/mydailycommute/19354158/ viernes 17 de abril de 2009
  • 25. Modelos Simulaciones cuantitativos de (neurofisiología) cinética enzimática http://www.flickr.com/photos/mydailycommute/19354158/ viernes 17 de abril de 2009
  • 26. Modelos Simulaciones cuantitativos de (neurofisiología) cinética enzimática •Teoría de Control •Cibernética http://www.flickr.com/photos/mydailycommute/19354158/ viernes 17 de abril de 2009
  • 27. Teoría de CONTROL http://www.flickr.com/photos/santoposmoderno/3300496591/ viernes 17 de abril de 2009
  • 30. Karl Ludwig von Bertalanffy September 19, 1901, Vienna, Austria – June 12, 1972, New York, USA Teoría General de Sistemas viernes 17 de abril de 2009
  • 31. 1963 Premio Nobel de -Fisiología o Medicina viernes 17 de abril de 2009
  • 32. Alan Lloyd Hodgkin 5 February 1914, Banbury, Oxfordshire, England – 20 December 1998 Cambridge viernes 17 de abril de 2009
  • 33. Sir Andrew Fielding Huxley OM, FRS. 22 November 1917, Hampstead, London viernes 17 de abril de 2009
  • 34. Marcapasos Denis Noble viernes 17 de abril de 2009
  • 35. 1966 international symposium at the Case Institute of Technology in Cleveland, Ohio quot;Systems Theory and Biology” Mihajlo D. Mesarovic viernes 17 de abril de 2009
  • 37. viernes 17 de abril de 2009
  • 38. viernes 17 de abril de 2009
  • 39. Técnicas Asociadas http://www.flickr.com/photos/ppdigital/3123340426/ viernes 17 de abril de 2009
  • 40. Transcriptómica http://www.flickr.com/photos/suncana/365876497/ viernes 17 de abril de 2009
  • 42. viernes 17 de abril de 2009
  • 43. Interactómica viernes 17 de abril de 2009
  • 46. Sistemas Dinámicos Adaptativos http://www.flickr.com/photos/burnblue/104767702/ viernes 17 de abril de 2009
  • 48. 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
  • 49. SBML • El modelo consiste en listas de: • funciones • unidades • compartimientos • especies • parámetros • reglas • reacciones • eventos viernes 17 de abril de 2009
  • 50. viernes 17 de abril de 2009
  • 52. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> viernes 17 de abril de 2009
  • 53. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <model id=”MiRedMetabolica” viernes 17 de abril de 2009
  • 54. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <model id=”MiRedMetabolica” name=”Mi Red Metabólica”> viernes 17 de abril de 2009
  • 55. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <model id=”MiRedMetabolica” name=”Mi Red Metabólica”> <listOfUnitDefinitions> viernes 17 de abril de 2009
  • 56. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <model id=”MiRedMetabolica” name=”Mi Red Metabólica”> <listOfUnitDefinitions> … viernes 17 de abril de 2009
  • 57. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <model id=”MiRedMetabolica” name=”Mi Red Metabólica”> <listOfUnitDefinitions> … </listOfUnitDefinitions> viernes 17 de abril de 2009
  • 58. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <model id=”MiRedMetabolica” name=”Mi Red Metabólica”> <listOfUnitDefinitions> … </listOfUnitDefinitions> <listOfCompartments> viernes 17 de abril de 2009
  • 59. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <model id=”MiRedMetabolica” name=”Mi Red Metabólica”> <listOfUnitDefinitions> … </listOfUnitDefinitions> <listOfCompartments> … viernes 17 de abril de 2009
  • 60. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <model id=”MiRedMetabolica” name=”Mi Red Metabólica”> <listOfUnitDefinitions> … </listOfUnitDefinitions> <listOfCompartments> … </listCompartments> viernes 17 de abril de 2009
  • 61. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <model id=”MiRedMetabolica” name=”Mi Red Metabólica”> <listOfUnitDefinitions> … </listOfUnitDefinitions> <listOfCompartments> … </listCompartments> <listOfSpecies> viernes 17 de abril de 2009
  • 62. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <model id=”MiRedMetabolica” name=”Mi Red Metabólica”> <listOfUnitDefinitions> … </listOfUnitDefinitions> <listOfCompartments> … </listCompartments> <listOfSpecies> … viernes 17 de abril de 2009
  • 63. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <model id=”MiRedMetabolica” name=”Mi Red Metabólica”> <listOfUnitDefinitions> … </listOfUnitDefinitions> <listOfCompartments> … </listCompartments> <listOfSpecies> … </listOfSpecies> viernes 17 de abril de 2009
  • 64. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <model id=”MiRedMetabolica” name=”Mi Red Metabólica”> <listOfUnitDefinitions> … </listOfUnitDefinitions> <listOfCompartments> … </listCompartments> <listOfSpecies> … </listOfSpecies> <listOfParamaters> viernes 17 de abril de 2009
  • 65. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <model id=”MiRedMetabolica” name=”Mi Red Metabólica”> <listOfUnitDefinitions> … </listOfUnitDefinitions> <listOfCompartments> … </listCompartments> <listOfSpecies> … </listOfSpecies> <listOfParamaters> … viernes 17 de abril de 2009
  • 66. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <model id=”MiRedMetabolica” name=”Mi Red Metabólica”> <listOfUnitDefinitions> … </listOfUnitDefinitions> <listOfCompartments> … </listCompartments> <listOfSpecies> … </listOfSpecies> <listOfParamaters> … </listParameters> viernes 17 de abril de 2009
  • 67. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <model id=”MiRedMetabolica” name=”Mi Red Metabólica”> <listOfUnitDefinitions> … </listOfUnitDefinitions> <listOfCompartments> … </listCompartments> <listOfSpecies> … </listOfSpecies> <listOfParamaters> … </listParameters> <listOfReactions> viernes 17 de abril de 2009
  • 68. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <model id=”MiRedMetabolica” name=”Mi Red Metabólica”> <listOfUnitDefinitions> … </listOfUnitDefinitions> <listOfCompartments> … </listCompartments> <listOfSpecies> … </listOfSpecies> <listOfParamaters> … </listParameters> <listOfReactions> … viernes 17 de abril de 2009
  • 69. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <model id=”MiRedMetabolica” name=”Mi Red Metabólica”> <listOfUnitDefinitions> … </listOfUnitDefinitions> <listOfCompartments> … </listCompartments> <listOfSpecies> … </listOfSpecies> <listOfParamaters> … </listParameters> <listOfReactions> … </listReactions> viernes 17 de abril de 2009
  • 70. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <model id=”MiRedMetabolica” name=”Mi Red Metabólica”> <listOfUnitDefinitions> … </listOfUnitDefinitions> <listOfCompartments> … </listCompartments> <listOfSpecies> … </listOfSpecies> <listOfParamaters> … </listParameters> <listOfReactions> … </listReactions> </model> viernes 17 de abril de 2009
  • 71. <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?> <sbml xmlns=”http://www.smbl.org/sbml/level2” level=”2” version=”1”> <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
  • 72. 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
  • 73. 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
  • 74. 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
  • 75. 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
  • 76. SBML: especies • Lista los estados simples de las moléculas • Las unidades son las establecidas en “unidades” viernes 17 de abril de 2009
  • 77. 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
  • 78. 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
  • 79. 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
  • 80. 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
  • 81. viernes 17 de abril de 2009
  • 82. <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
  • 83. Notación viernes 17 de abril de 2009
  • 84. Software Infrastructure Model representation Software tools Standard representation method of biological models CellDesigner Database Translator RoadRunner AutoLayout viernes 17 de abril de 2009
  • 85. CellDesigner + + + = CellDesigner Modeling tool for biochemical and viernes 17 de abril de 2009
  • 86. viernes 17 de abril de 2009
  • 87. Biología Sintética viernes 17 de abril de 2009
  • 88. http://openwetware.org/images/e/e0/AiSB_Spanish.pdf http://www.nature.com/nature/comics/syntheticbiologycomic/ viernes 17 de abril de 2009
  • 89. Area de investigación biológica. Combina ciencia e ingeniería. Para diseñar y construir (quot;sintetizarquot;) noveles sistemas y funciones biológicas. viernes 17 de abril de 2009
  • 90. En1974, el Genetista Polaco Waclaw Szybalski introduce el término viernes 17 de abril de 2009
  • 91. 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
  • 92. Consiste en 3 genes conectados en un bucle de retroalimentación. viernes 17 de abril de 2009
  • 93. •Cada gen reprime al al siguiente en un bucle. •Cada gen es reprimido por el gen anterior. viernes 17 de abril de 2009
  • 94. Una proteina fluorescente se usa como reportero. viernes 17 de abril de 2009
  • 95. viernes 17 de abril de 2009
  • 96. viernes 17 de abril de 2009
  • 97. 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
  • 98. 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
  • 99. UT Austin 2004 Synthetic Biology competition photo. Courtesy of Jeff Tabor and Randy Rettberg http://en.wikipedia.org/wiki/File:UT_HelloWorld.jpg viernes 17 de abril de 2009
  • 100. Una biopelícula hecha por el equipo de 2004 de Biología Sintética de UT Austin / UCSF. Despliega el mensaje quot;Hello worldquot;, comúnmente utilizado como muestra en lenguajes de programación. viernes 17 de abril de 2009
  • 101. Registry of Standard Biological Parts viernes 17 de abril de 2009
  • 102. una colección de ~3200 partes genéticas viernes 17 de abril de 2009
  • 103. El repositorio de BioBrick antiene el DNA de las partes en células. viernes 17 de abril de 2009
  • 104. viernes 17 de abril de 2009
  • 106. viernes 17 de abril de 2009
  • 109. viernes 17 de abril de 2009
  • 110. viernes 17 de abril de 2009
  • 111. viernes 17 de abril de 2009
  • 112. viernes 17 de abril de 2009
  • 113. viernes 17 de abril de 2009
  • 114. Molecular Systems Biology 2 Article number: 69 doi:10.1038/msb4100104 Published online: 12 December 2006 Citation: Molecular Systems Biology 2:69 viernes 17 de abril de 2009
  • 115. http://lifeboat.com/ex/i.nanobot Nanobiotecnología viernes 17 de abril de 2009
  • 116. viernes 17 de abril de 2009
  • 117. viernes 17 de abril de 2009
  • 118. •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
  • 119. 7:57 http://www.youtube.com/watch?v=A-mCWIGVgmQ viernes 17 de abril de 2009
  • 120. • 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
  • 121. Carlos Manuel Estévez-Bretón Riveros MSc. karelman@gmail.com     * 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