Projekt 5: E. Coli - Repressilator
1) Uvažujte následující síť representující interakce v syntetickém
obvodu zavedeném do E. coli prostřednictvím lac operonu. Jedná se o
tzv. represilátor, cyklus řetězově inhibovaných proteinů LacI -> TetI >
cI -> LacI. Model je popsán v článku http://
www.elowitz.caltech.edu/publications/Repressilator.pdf. Hotový
model pro výše zmiňovanou síť je k disposici v databázi
Biomodels.net (http://www.ebi.ac.uk/biomodels-main/
BIOMD0000000012).
Řešitelé:
Zadání:
Rozšiřte spojitý model výše uvedené sítě o další dva inhibované
proteiny Synt1 a Synt2 (LacI -> TetI -> cI -> Synt1 -> Synt2 -> LacI).
Pro modelování transkripce/translace a degradace použijte stejný
princip jako je uplatněn u ostatních proteinů.
Kinetické parametry uvažujte v následujícících intencích:
rozpad Synt1 -> 0.0693 min -1
rozpad Synt2 -> 0.0693 min
-1
rozpad synt1_mRNA -> 0.347 min
-1
rozpad synt2_mRNA -> 0.347 min -1
Km transkripce synt1_mRNA, synt2_mRNA 40
Hillův koeficient strmosti 2
bázová rychlost transkripce při represi 0.03 transcripts/min
maximální rychlost transkripce Synt1_mRNA,
synt2_mRNA
29.97 transcripts/min
rychlost translace Synt1, Synt2
6.93 proteins/
(mRNA*min)
Prozkoumejte parametry modelu, jejich výpočet je realizován
prostřednictvím algebraických výrazů, tzv. assignements.
Vysvětlení je patrné na záložce Model v biomodels.
Iniciální koncentrace přidaných proměnných uvažujte nulové
(nenulová proměnná modelu je iniciálně pouze TetR_mRNA
nastavená na 20).
Pomocí nástroje COPASI demonstrujte time course simulacemi
chování všech 5 proteinů. Primárně uvažujte pouze deterministické
simulace. Následně zkuste i simulace stochastické (diskutujte, v
jaké části modelu může dojít ke zkreslení kinetiky). Zjištěné
výsledky i s grafy zaznamenejte do protokolu.
[30 bodů]
2) Rozpojte represní cyklus nastavením bázové transkripce a
maximální transkripce pro TetR_mRNA na 0. Pomocí vhodných
simulačních experimentů (deterministických) analyzujte dobu
odezvy proteinů Synt1 a Synt2 a vzájemně je porovnejte.
Identifikujte parametry, které tyto
doby odezvy výrazně ovlivňují.
Výsledky sepište do protokolu.
3) Přepište model do nástroje BioCHAM (represní cyklus znovu
uzavřete). Zachyťte pomocí logiky LTL s omezeními v reálných
číslech následující vlastnost:
• Oscilace obou Vámi přidaných proteinů Synt1 a Synt2.
[30 bodů]
[40 bodů]
Pomocí nástroje BioCHAM otestujte platnost výše uvedené
vlastnosti a analyzujte její robustnost vzhledem k vhodně
zvolené perturbaci parametrů rozpadu Synt1 a Synt2.
Výsledky sepište do protokolu.