Bioinformatics (Council of Medical and Biological Sciences)
20 %
Panel
Physics
Department or equivalent
Department of Biological Physics (Eötvös Loránd University)
Participants
Koltai, Mihály Kun, Jeromos Róbert Szántó-Várnagy, Ádám
Starting date
2012-07-01
Closing date
2017-06-30
Funding (in million HUF)
7.997
FTE (full time equivalent)
5.84
state
closed project
Summary in Hungarian
A molekuláris biológia átalakuláson megy keresztül. A korábbi, főként leíró megközelítés folyamatosan változik a kvantitatív és modellezési módszerek irányába, amelyek matematikai, fizikai és mérnöki hátterűek. Az elmúlt években a kísérleti módszerek lehetővé tették a kutatók számára, hogy rendszeresen tervezzenek, felépítsenek és módosítsanak molekuláris biológiai „vezérlő egységeket”. Ezekre egy példa az állvány („scaffold”) fehérjék kutatási területe, amelyen vezető szerepű Prof. Wendell Lim csoportja, a szabályozás kvantitív elemzésében kiemelkedő Prof. Chao Tang csoportja (e két csoport a pályázott projekt nemzetközi együttműködő partnerei).
Vizsgálni kívánjuk, hogy az evolúció során hogyan alakultak ki kis molekuláris biológiai szabályozó hálózatok. A tervezett kutatás középpontjában az egysejtű-többsejtű (metazoa) átalakulás során bekövetkezett jelátviteli változások elméleti és számítógépes elemzése fog állni. Felhasználjuk többek között nemrég szekvenált szervezetek DNS szekvenciáit és egy jelátviteli kölcsönhatásokat tartalmazó friss adatbázist és publikációt (amelynek társszerzője a jelen pályázat vezető kutatója). Ezeken elméleti és számítógépes elemzéseket fogunk végezni hálózatok és csatolt differenciál-egyenletek segítségével. Például azonosítani kívánjuk a sejtpolarizációt létrehozni képes egyszerű szabályozó egységeket és a soksejtű vezérlő funkciók legegyszerűbb halmazát. A várt eredmények valószínűleg hozzájárulnak az egysejtű-többsejtű átalakulás részletesebb megértéséhez és ezen keresztül a molekuláris biológiai szabályozó részhálózatok tervezéséhez és működtetéséhez.
Summary
Molecular biology is undergoing a transition. Its earlier, mainly descriptive techniques are continuously extended towards quantitative approaches and modeling stemming from mathematics, physics, and engineering backgrounds. Over the past years experimental techniques have approached the level necessary for the experimenter to routinely plan, construct and manipulate molecular biological control units. One example for this are scaffold proteins, pioneered by the group of Prof. Wendell Lim, while Prof. Chao Tang’s group has outstanding contributions in modeling molecular biological control (Profs. Lim and Tang are the two international collaborating PIs of the current proposal).
We plan to investigate how control networks of biomolecules emerged throughout evolution. Our focus will be on the theoretical and computational analysis of the control circuits of intracellular signaling proteins in organisms that are close to the unicellular-multicellular (metazoan) transition. We will use as input data (among others) the DNA sequences of several newly sequenced organisms, signaling interaction data from a recent publication and database (co-authored by the PI of this proposal), and will apply these in theoretical and computational analyses with networks and coupled differential equations. For example, we intend to identify the possible simple regulatory networks that can achieve cell polarization efficiently and to find the simplest possible set of multicellular control functions. The expected results of this project are likely to contribute to a more detailed understanding of the unicellular-metazoan transition and thereby, to the engineering of signaling circuits as well.
Final report
Results in Hungarian
A részletes eredményeket a beszámoló tartalmazza. A korábbiakhoz hasonlóan a beszámolóhoz tartozó kiegészítő anyagok ismét a http://hal.elte.hu/fij/otka címen érhetőek el. Ezen a címen megtekinthető a projekt során készült több modell (köztük interaktív modell) és kézirat kezdemény. Az eredeti munkatervben szereplő célok közül többet ezek a modellek és kézirat kezdemények részben elértek, ám ezekből tudományos publikáció nem született, csupán egy konferencia előadás. Később más témában született egy Physical Review E publikáció és van egy elbírálás alatt lévő kézirat a PLoS ONE folyóiratnál. Mindkettő esetében a részemről kizárólag az OTKA NN pályázat támogatásának mondott köszönetnyilvánítás szerepel.
Results in English
Detailed results are in the report ("beszámoló") section. As in the previous years, additional information regarding the results can be viewed at http://hal.elte.hu/fij/otka. At this address several models (also interactive) and preliminary manuscripts of the project are available. The preliminary results provided at this address have contributed to the completion of the goals of the original work plan, however, they have not been published in peer-reviewed journals, only in the form of a presentation at an international conference. Later, other topics have lead to a published paper in Physical Review E and a manuscript currently under review at PLoS ONE. In both the only source of funding that I list in the acknowledgements section is OTKA NN.
