Este documento fornece um resumo das qualificações e experiências de Esther Camilo. Ela possui graduação em Física, mestrado em Ciência dos Materiais e atualmente está cursando doutorado em Genética. O documento também apresenta conceitos fundamentais de biologia sistêmica como redes biológicas e fluxo balanceado de análise.

1. Esther Camilo
2013esthercamilo@gmail.com

2.  Graduação em Física
 Mestrado em Ciência dos Materiais
▪ Desenvolvimento de software
 Doutorado (em andamento) em Genética

4.  Reunir pessoas de diferentes áreas falando
uma mesma linguagem.
• Capacitar os alunos a entenderem resultados
de pesquisa em biologia sistêmica.

5.  Ciência focada em compreender
propriedades emergentes, isto é,
propriedades que surgem a partir da
interação entre os entes de um sistema.

6. Boltzmann, 1870
PiersColeman, MakingConnections, Nature 2007

7.  1ª. parte (manhã):
Construção, análise e medidas em redes
biológicas.
 2ª. Parte (tarde):
FBA (Flux Balance Analysis).

8.  Rede de interações físicas entre proteínas
Proteínas interagem por diversos motivos:
- formar complexos
- modificações pós-traducionais

9.  Rede de interações físicas entre proteínas
A – B
A – C
A – D
B – C
C – D
C
D
A
B
Teoria dos Grafos
nodos
arestas

10.  Rede de regulação gênica
A  B
Grafo direcionado

11.  Rede de regulação gênica
A – B
A – C
A – D
B – C
C – D
C
D
A
B

12.  Rede metabólica
As reações que ocorrem em uma célula são
catalisadas por enzimas.
O produto de uma reação pode ser utilizado
por outra reação.

13. From http://en.wikipedia.org/wiki/File:Glycolysis2.svg in May/2013
GLICÓLISE

14. Hexokinase  P.isomerase
GLICÓLISE
From http://en.wikipedia.org/wiki/File:Glycolysis2.svg in May/2013

15. Richard M. Locksley, Cell, Feb-2001
P53 – proteína supressora de tumor
Rede de Sinalização

16. Depende da escala do problema
Para escala genômica:
redes booleanas
medidas de centralidade
FBA

17. Depende da escala do problema
Poucas vias:
todos os outros
equações diferenciais

18. Grandeza booleana =T/F 0/1 on/off
Se um gene está expresso (1); se está silenciado (0).
C
D
A
B
1 – 0 – 0 – 0
C
D
A
B
1 – 1 – 0 – 1
C
D
B
1 – 1 – 1 – 1
A

19. Bibliografia
Stuart Kauffman
Origins of order
Christian De Duve
Blue Print for a cell

20. Degree
Betweeness

21.  Gene Essencial: quando silenciado ou
deletado torna o organismo inviável
 Letalidade Sintética: duplos mutantes
tornam o organismo inviável. Robustez.
 Condicionalmente essencial

22.  Letalidade sintética

23. Ciclo de vida da Saccharomyce cerevisae

24. dcba
xywu
tsrq
ponm
lkji
hgfe
z
a
a
a
ABC abcX AaBbCc
mating
sporulation
meiosis
ABC ABc AbC Abc
aBC aBc abC abc
AaBbCc
39 mutantes de genes não essenciais
Array com 3968 mutantes de genes não essenciais
Marker
dominant
drug-
resistent A
Marker
dominant
drug-
resistent B

25.  1- Qual a aplicação de Letalidade Sintética no
estudo do Câncer?
 2- É possível realizar experimentos de
letalidade sintética em bactérias?

31. FBA

32.  É um método matemático para simular o
metabolismo em escala genômica.
 É barato do ponto de vista computacional
Bernhard  Palsson

33. Reconstrução de redes metabólicas em escala genômica
 Contém todas as reações metabólicas conhecidas no organismo e
os genes que codificam cada enzima.
 O FBA calcula o fluxo de metabólitos através dessa rede tornando
possível a predição da taxa de crescimento do organismo ou a taxa
de produção de um metabólito tecnologicamente importante.

34. Reconstrução de redes metabólicas em escala genômica
 Os princípios delineados aqui podem ser aplicados em muitos
outros contextos para analisar o fenótipo e potencialidades de
organismos submetidos a diferentes perturbações genéticas e
ambientais.

35. Modos de fluxo elementar: é um conjunto mínimo de enzimas
que pode operar num estado estacionário com todas as reações
irreversíveis usadas em direções apropriadas.
A distribuição de fluxos num organismo vivo é uma combinação
linear desses modos elementares.
metabólitos
reações

36. O que a FBA precisa:
Reações metabólicas com as entradas e saídas desejadas
Restrições
(Equações estequiométricas)
O que o FBA fornece:
Taxa de produção de determinado produto

37. O que a FBA precisa:
Reações metabólicas com as entradas e saídas desejadas
Restrições
Suponha que nós queremos calcular o máximo crescimento aeróbico da E.coli em
glicose - isto é, a glicose, e não o oxigênio está limitando seu crescimento. Este
cálculo pode ser feito usando-se as reações as quais representam a captura de
glicose e oxigênio. Isto é representado matematicamente configurando a taxa
máxima de captura de glicose (18,5 mmol) e configurando a taxa máxima de
oxigênio em nível arbitrário, tal que não limite o crescimento. Aplicando-se
programação linear, a taxa de crescimento predita é 1,65/h. O crescimento
anaeróbico da E.coli pode ser calculado restringindo a captura de oxigênio e
resolvendo-se um sistema de equações o que resulta numa taxa predita de
0,47/h.

39. Sistema aberto

45.  Não fornece a concentração de metabólitos,
pois simula o estado estacionário.
 Toda reconstrução metabólica é incompleta.
 Esse problema pode ser uma solução pois
se a taxa de produção não está de acordo
com dados experimentais é possível fazer
uma previsão de reações que estão faltando.

46. <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<sbml level="2" version="3" xmlns="http://www.sbml.org/sbml/level2/version3">
<listOfSpecies>
<species compartment="cytosol" id="ES" initialAmount="0" name="ES"/>
<species compartment="cytosol" id="P" initialAmount="0" name="P"/>
<species compartment="cytosol" id="S" initialAmount="1e-20" name="S"/>
<species compartment="cytosol" id="E" initialAmount="5e-21" name="E"/>
</listOfSpecies>

47. Fosforilação, ubiquitinação, metilação , etc.

48. Quiz 1 : Câncer
P(C) = 0,01
P(¬C) = ____
P(+|C) = 0,9
P(- |C) = ____
P(+|¬C) = 0,2
P(- |¬C) = ____
C
T1
Modo gráfico:dois testes
P(C|+) =_____

49. Quiz 1 : Câncer
P(C) = 0,01
P(¬C) = 0,99
● P(+|C) = 0,9
● P(- |C) = 0,1
● P(+|¬C) = 0,2
● P(- |¬C) = 0,8
C
T1 T2
Modo gráfico:dois testes
P(C|+) = 0,045

51.  Agora que você já sabe o que é biologia
sistêmica, tente imaginar como sua pesquisa
pode se beneficiar tanto experimentalmente
quanto computacionalmente desse ramo da
Ciência.

52. Estatística
Linguagem de programação (Python ou R)
https://www.coursera.org/
https://www.udacity.com/

53. esthercamilo@gmail.com