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CURSO : REDES METABOLICAS: RECONSTRUCCION Y APLICACIONES
TRADUCCION : METABOLIC NETWORKS: RECONSTRUCTION AND APPLICATIONS
SIGLA : IBM3404
CRÉDITOS : 10/ 6SCT
MODULOS : 3
REQUISITOS : Sin Requisitos
RESTRICCIONES : 040201 o 040401 o 040301 o 180001 o 140601 o 148101 o 120401 o 120501 o 120601 o 120801 o 100401 o 041401
CARACTER : OPTATIVO
TIPO : CATEDRA y PROYECTO
CALIFICACION : ESTANDAR
PALABRAS CLAVE : REDES METABOLICAS, RECONSTRUCCION, MODELAMIENTO, BIOLOGIA DE SISTEMAS, COMUNIDADES MICROBIANAS
NIVEL FORMATIVO : Nivel doctorado


INTEGRIDAD ACADEMICA Y CODIGO DE HONOR

Este curso tiene un compromiso con la construccion de una cultura de respeto e integridad, por lo que se adscribe al Codigo de Honor UC. Asi mismo, quienes participen de el, tienen el compromiso de aportar a la construccion de una cultura de Integridad Academica, actuando en consonancia con los valores de honestidad, veracidad, confianza, justicia, respeto y responsabilidad; y actuar de forma honesta en todo el trabajo academico.

I. DESCRIPCIÓN DEL CURSO

El uso de las herramientas basadas en modelamiento de redes metabolicas es clave para el estudio del metabolismo celular, y por ende para el dise?o de nuevas aplicaciones biotecnologicas. Este enfoque puede ser utilizado tanto para cultivos puros como para comunidades microbianas ya sea naturales o sinteticas. En este curso se abordaran herramientas y buenas practicas en generacion de nuevos modelos a escala genomica, su estudio y aplicacion en distintos ambitos, tales como estudio de su estructura e integracion de datos omicos. Los contenidos seran entregados en clases expositivas, talleres, lectura y discusion de literatura relevante para los contenidos, ademas del desarrollo de un proyecto semestral.


II. RESULTADOS DE APRENDIZAJE

1. Reconstruir redes metabolicas de organismos tanto eucariontes como procariontes
2. Integrar sets de datos omicos (tales como fluxomica, genomica, transcriptomica, proteomica) en redes metabolicas
3. Aplicar algoritmos de simulacion de distribucion de flujos metabolicos en organismos unicos y comunidades microbianas
4. Analizar la estructura de redes metabolicas utilizando distintas herramientas computacionales automatizadas para organismos unicos y comunidades microbianas
5. Debatir resultados expuestos en literatura cientifica de aplicaciones de algoritmos de reconstruccion y analisis de redes metabolicas.


III. CONTENIDOS

1. Redes metabolicas:
- Metabolitos y reacciones
- Conceptos basicos de topologia de redes (gaps, ciclos)
- Reglas Gen Proteina Reaccion (GPR)
- Modelando el crecimiento celular: la ecuacion de biomasa
- Estructura de almacenamiento de modelos (Systems Biology Markup Language, SBML)
- Introduccion a cobraPy

2. Herramientas reconstruccion automatica:
- Herramientas basadas en anotacion
- Herramientas basadas en proteomas
- Diferencias estructurales para metodos enfocados en eucariontes y procariontes
- Gapfilling automatico

3. Proceso de curacion manual
- La funcion de biomasa
- Herramientas de gapfilling
- Uso de bases de datos para ayudar el proceso de curacion manual
- Buenas practicas en documentacion de curacion manual (git, gestion de cambios)

4. Herramientas de analisis de modelos a escala genomica
- Definiciones generales en analisis de modelos metabolicos: analisis de balances de flujos metabolicos, analisis de variabilidad de flujos metabolicos
- Herramientas basadas en topologia para analisis de redes metabolicas de organismos unicos y comunidades
- Integracion de datos omicos en modelos a escala genomica (genomica, transcriptomica, fluxomica)
- Analisis de redes metabolicas de comunidades microbianas


IV. ESTRATEGIAS METODOLOGICAS

- Clases expositivas
- Talleres de aplicacion
- Discusion de publicaciones cientificas
- Proyecto semestral


V. ESTRATEGIAS EVALUATIVAS

- Talleres computacionales : 30%
- Seminarios de discusion : 20%
- Proyecto semestral grupal : 50%


VI. BIBLIOGRAFIA

Minima

- Palsson, B. (2015). Systems Biology: Constraint-based Reconstruction and Analysis. Cambridge: Cambridge University Press. DOI: 10.1017/CBO9781139854610.

- Thiele, Ines, and Bernhard ?. Palsson. "A protocol for generating a high-quality genome-scale metabolic reconstruction." Nature protocols 5.1 (2010): 93-121.

- Mendoza, S. N., Olivier, B. G., Molenaar, D., & Teusink, B. (2019). A systematic assessment of current genome-scale metabolic reconstruction tools. Genome biology, 20, 1-20.

- Machado, D., & Herrg?rd, M. (2014). Systematic evaluation of methods for integration of transcriptomic data into constraint-based models of metabolism. PLoS computational biology, 10(4), e1003580.

Complementaria:

- Schaub, T., Thiele, S. (2009). Metabolic Network Expansion with Answer Set Programming. In: Hill, P.M., Warren, D.S. (eds) Logic Programming. ICLP 2009. Lecture Notes in Computer Science, vol 5649. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-02846-5_27

- Lieven, C., Beber, M. E., Olivier, B. G., Bergmann, F. T., Ataman, M., Babaei, P., ... & Zhang, C. (2020). MEMOTE for standardized genome-scale metabolic model testing. Nature biotechnology, 38(3), 272-276.

- Tarzi, C., Zampieri, G., Sullivan, N., & Angione, C. (2024). Emerging methods for genome-scale metabolic modeling of microbial communities. Trends in Endocrinology & Metabolism.