Nekoherentní dopředná smyčka typu 1 (I1-FFL), která se chová jako pulzní generátor, je nejběžněji se vyskytujícím typem transkripčních sítí v bakteriích i kvasinkách. Tato práce uvádí nový design pulzního generátoru, který je indukovaný feromonem. Indukce feromonem je použita pro aktivaci přímé dráhy I1-FFL a také pro indukovanou produkci "mrtvé" Cas9 (dCas9). dCas9, převzaté z CRISPR-Cas9 systému, je použito pro represi v nepřímé dráze. Je představen matematický model navrženého systému a neznámé parametry jsou identifikovány experimentálně. Jsou zkoumány 2 mutace sgRNA a je ukázáno, že jejich použitím dojde ke změně dynamického chování systému.
Anotace v angličtině
Type 1 incoherent feed-forward loop (I1-FFL), which behaves as a pulse generator, is the most common transcription network motif in both bacteria and yeast. This work proposes a new design of pulse generator in yeast cell induced by pheromone. Pheromone induction is used for activation of the direct path of I1-FFL and also induced dead Cas9 (dCas9) production. dCas9 implemented from the CRISPR-Cas9 system is used for the repression in the indirect path. Mathematical model of the system is introduced and unknown parameters are experimentally identified. 2 mutations of sgRNA are examined and it is shown, that their use changes the dynamic behavior of the system.
Nekoherentní dopředná smyčka typu 1 (I1-FFL), která se chová jako pulzní generátor, je nejběžněji se vyskytujícím typem transkripčních sítí v bakteriích i kvasinkách. Tato práce uvádí nový design pulzního generátoru, který je indukovaný feromonem. Indukce feromonem je použita pro aktivaci přímé dráhy I1-FFL a také pro indukovanou produkci "mrtvé" Cas9 (dCas9). dCas9, převzaté z CRISPR-Cas9 systému, je použito pro represi v nepřímé dráze. Je představen matematický model navrženého systému a neznámé parametry jsou identifikovány experimentálně. Jsou zkoumány 2 mutace sgRNA a je ukázáno, že jejich použitím dojde ke změně dynamického chování systému.
Anotace v angličtině
Type 1 incoherent feed-forward loop (I1-FFL), which behaves as a pulse generator, is the most common transcription network motif in both bacteria and yeast. This work proposes a new design of pulse generator in yeast cell induced by pheromone. Pheromone induction is used for activation of the direct path of I1-FFL and also induced dead Cas9 (dCas9) production. dCas9 implemented from the CRISPR-Cas9 system is used for the repression in the indirect path. Mathematical model of the system is introduced and unknown parameters are experimentally identified. 2 mutations of sgRNA are examined and it is shown, that their use changes the dynamic behavior of the system.
Kontext - Student provede rešerši dostupné teorie a experimentálních výsledků charakterizující regulaci genů pomocí dCas9 proteinu, včetně produkčních systémů a struktury sgRNA.
Analýza systému - Student vyvine fyzikálně relevatní model navrženého pulsního generátoru, provede jeho systematickou analýzu, včetně analýzy ustálených stavů a citlivostní analýzy, s cílem idetifikovat laditelné parametry, jejichž změna vede k významné odchylce odezvy systému.
Realizace a experimentální ověření - V závislosti na výsledcích systémové analýzy student validuje funkci pulsního generátoru a experimentálně potvrdí nebo vyloučí předpoklady získané cistlivostní analýzou.
Zásady pro vypracování
Kontext - Student provede rešerši dostupné teorie a experimentálních výsledků charakterizující regulaci genů pomocí dCas9 proteinu, včetně produkčních systémů a struktury sgRNA.
Analýza systému - Student vyvine fyzikálně relevatní model navrženého pulsního generátoru, provede jeho systematickou analýzu, včetně analýzy ustálených stavů a citlivostní analýzy, s cílem idetifikovat laditelné parametry, jejichž změna vede k významné odchylce odezvy systému.
Realizace a experimentální ověření - V závislosti na výsledcích systémové analýzy student validuje funkci pulsního generátoru a experimentálně potvrdí nebo vyloučí předpoklady získané cistlivostní analýzou.