MVEX01-17-18 En kvantitativ modell av biologiskt åldrande

Åldrande kan enkelt sett definieras som den gradvisa nedsättningen av flertalet biologiska processer. Precis som andra biologiska processer så är åldrande ett komplext fenomen av framförallt två anledningar. För det första är antalet ingående komponenteter, det vill säga kemiska species, slående många och för det andra så är tidskalan för vilken processerna sker på i exempelvis människa otroligt stor. För att lättare kunna konstruera matematiska modeller av de intracellulära processerna som äger rum vid åldrande i människor så kan liknande processer studeras i den encelliga organismen bagerijäst vilken har en mycket kortare livstid [1].

 
Fokus för projektet är därför att konstruera en kvantitativ åldrande modell som beskriver dynamiken hos ett nätverk av proteiner som kretsar kring proteinet Cdc42. Proteinet i fråga är ett GTPase från Rho familjen (för mer information, se följande länk: http://www.yeastgenome.org/locus/S000004219/overview ) och proteinet har en viktig funktion vid celldelning i encelliga organismer som jäst hela vägen upp till flercelliga organismer som människa. Dessutom visar flera studier att Cdc42 är ett protein vars förmåga försämras påtagligt vid hög ålder, vilket gör proteinet särskilt lämpligt att studera i samband med åldrande. 

 
Det övergripande syftet med projektet är att introducera studenterna till den klassiska cykliska modelleringsprocessen inom system biologi [2]. Den första delen innefattar en omfattande litteratursökning följt av att konstruera dynamiska modeller beståendes av ODE’s genom att använda sig av massverkans lag. Den andra delen kommer bestå av att undersöka de tillåtna värdena för de ingående kinetiska hastighetskonstanterna i syfte att förenkla parameteruppskattningsproceduren vilket innefattar att lösa ett optimeringsproblem. För det tredje skall studenterna simulera de ODE-modeller de har härlett i exempelvis Matlab samt att utföra en känslighetsanalys av sina modeller.

 
Referenser:
[1] Budding yeast as a model organism to study the effects of age Annina Denoth Lippuner, Thomas Julou, Yves Barral FEMS Microbiology Reviews Mar 2014, 38 (2) 300-325; DOI: 10.1111/1574-6976.12060 
[2] Dynamic modelling and analysis of biochemical networks: mechanism-based models and model-based experiments. van Riel NA Brief Bioinform. 2006 Dec;7(4):364-74. Epub 2006 Nov 14.

 
Obs! För GU-studenter räknas projektet som ett projekt i Tillämpad Matematik (MMG900/MMG920).
 

 
Projektkod MVEX01-17-18
Målgrupp Främst Bioteknik, Chalmers, men även Teknisk Matematik, Chalmers eller Matematikprogrammet, GU
Gruppstorlek 2-4 studenter
Förkunskapskrav Inledande cell- och molekylärbiologi. Inledande en- och flervariabelanalysanalys samt inledande linjär algebra. Inledande programmering i exempelvis Matlab
Handledare Johannes Borgqvist, johborgq@chalmers.se, Marija Cvijovic, marija.cvijovic@chalmers.se​
Examinator Maria Roginskaya, Marina Axelson-Fisk
Institution Matematiska Vetenskaper

Publicerad: on 26 okt 2016. Ändrad: on 09 nov 2016