Introduzione alla biologia dei sistemi

Descrizione

Questo corso introdurrà lo studente alla biologia dei sistemi contemporanea focalizzata sulle cellule di mammiferi, i loro costituenti e le loro funzioni. La biologia si sta spostando da molecolare a modulare. Man mano che la nostra conoscenza del nostro genoma e dell'espressione genica si approfondisce e sviluppiamo elenchi di molecole (proteine, lipidi, ioni) coinvolte nei processi cellulari, dobbiamo capire come queste molecole interagiscono tra loro per formare moduli che fungono da sistemi funzionali discreti. Questi sistemi sono alla base dei processi subcellulari di base come trasduzione del segnale, trascrizione, motilità ed eccitabilità elettrica. A loro volta questi processi si uniscono per mostrare comportamenti cellulari come secrezione, proliferazione e potenziali d'azione. Quali sono le proprietà di tali sistemi subcellulari e cellulari? Quali sono i meccanismi attraverso i quali emergono comportamenti emergenti dei sistemi? Quali tipi di esperimenti informano il pensiero a livello di sistema? Perché abbiamo bisogno di calcoli e simulazioni per comprendere questi sistemi?

Il corso svilupperà più linee di ragionamento per rispondere alle domande sopra elencate. Due principali thread di ragionamento sono: la progettazione, l'esecuzione e l'interpretazione di esperimenti multivariabili che producono grandi set di dati; ragionamento quantitativo, modelli e simulazioni. Verranno discussi esempi per dimostrare "come" sorgono le funzioni a livello cellulare e "perché" le conoscenze meccanicistiche ci consentono di prevedere comportamenti cellulari che conducono a stati patologici e risposte farmacologiche.