Bioinformatika a výpočetní biologie KFC/BIN. I. Přehled



Podobné dokumenty
Bioinformatika a výpočetní biologie KFC/BIN. I. Přehled

Bioinformatika. Jiří Vondrášek Ústav organické chemie a biochemie Jan Pačes Ústav molekulární genetiky

Využití metod strojového učení v bioinformatice David Hoksza

Osekvenované genomy. Pan troglodydes, Neandrtálec, 2010

Hemoglobin a jemu podobní... Studijní materiál. Jan Komárek

O původu života na Zemi Václav Pačes

Co se o sobě dovídáme z naší genetické informace

Aplikovaná bioinformatika

Bioinformatika pro PrfUK 2003

Genomické databáze. Shlukování proteinových sekvencí. Ivana Rudolfová. školitel: doc. Ing. Jaroslav Zendulka, CSc.

Struktura biomakromolekul

AKREDITOVANÉ STUDIJNÍ PROGRAMY

AKREDITOVANÉ STUDIJNÍ PROGRAMY

Základy genomiky. I. Úvod do bioinformatiky. Jan Hejátko

Využití strojového učení k identifikaci protein-ligand aktivních míst

PB050: Modelování a predikce v systémové biologii

analýzy dat v oboru Matematická biologie

Počítačové vyhledávání genů a funkčních oblastí na DNA

OPVK CZ.1.07/2.2.00/

Struktura biomakromolekul

Studijní materiály pro bioinformatickou část ViBuChu. úloha II. Jan Komárek, Gabriel Demo

ÚVOD DO MATEMATICKÉ BIOLOGIE I.

Modelov an ı biologick ych syst em u Radek Pel anek

Jak se matematika poučila v biologii

Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ

6. Kde v DNA nalézáme rozdíly, zodpovědné za obrovskou diverzitu života?

Standard studijního programu Bioinformatika

Služby pro predikci struktury proteinů. Josef Pihera

Klonování DNA a fyzikální mapování genomu

Přehled pedagogické činnosti - doc. RNDr. Tomáš Obšil, Ph.D.

P ro te i n o vé d a ta b á ze

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Molekulární biotechnologie č.9. Cílená mutageneze a proteinové inženýrství

Exprese genetické informace

PRAKTIKUM Z OBECNÉ GENETIKY

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

IV117: Úvod do systémové biologie

Student si po a 1. ročníku podle svého osobního zaměření volí kurzy (předměty).

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Exprese genetického kódu Centrální dogma molekulární biologie DNA RNA proteinu transkripce DNA mrna translace proteosyntéza

NGS analýza dat. kroužek, Alena Musilová

Bioinformatika. hledání významu biologických dat. Marian Novotný. Friday, April 24, 15

Propojení výuky oborů Molekulární a buněčné biologie a Ochrany a tvorby životního prostředí. Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

Nový obor - počítače v medicíně a biologii

Libor Hájek, , Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum, Přírodovědecká fakulta, Šlechtitelů 27, Olomouc

IV117: Úvod do systémové biologie

Biologie buňky. systém schopný udržovat se a rozmnožovat

Těsně před infarktem. Jak předpovědět infarkt pomocí informatických metod. Jan Kalina, Marie Tomečková

Biologicky inspirované výpočty. Schématické rozdělení problematiky a výuky

Typy nukleových kyselin. deoxyribonukleová (DNA); ribonukleová (RNA).

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

CEITEC a jeho IT požadavky. RNDr. Radka Svobodová Vařeková, Ph.D.

Tématické okruhy pro státní závěrečné zkoušky

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

1. Definice a historie oboru molekulární medicína. 3. Základní laboratorní techniky v molekulární medicíně

Základní pojmy obecné genetiky, kvalitativní a kvantitativní znaky, vztahy mezi geny

Kdo jsme. Centrum strukturní a funkční genomiky rostlin Ústavu experimentální botaniky AV ČR, v.v.i.

Globální pohled na průběh replikace dsdna

Markovovy modely v Bioinformatice

IV117: Úvod do systémové biologie

Základy praktické Bioinformatiky

Centrum aplikované genomiky, Ústav dědičných metabolických poruch, 1.LFUK

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Genetické mapování. v přírodních populacích i v laboratoři

Využití metagenomiky při hodnocení sanace chlorovaných ethylenů in situ Výsledky pilotních testů

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

(molekulární) biologie buňky

Výuka genetiky na Přírodovědecké fakultě UK v Praze

Bakalářský stupeň studia V odborném studiu lze na Přírodovědecké fakultě JU studovat několik biologicky zaměřených oborů, které mají mnohaletou

Doprovodný materiál k práci s přípravným textem Biologické olympiády 2014/2015 pro soutěžící a organizátory kategorie B

ÚVOD DO MATEMATICKÉ BIOLOGIE I. UKB, pav. A29, RECETOX, dv.č.112 Institut biostatistiky a analýz

Základy molekulární a buněčné biologie. Přípravný kurz Komb.forma studia oboru Všeobecná sestra

Od sekvencí k chromozómům: výzkum repetitivní DNA rostlin v Laboratoři molekulární cytogenetiky BC AVČR

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 2. a , Roztoky -


Genetika zvířat - MENDELU

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

MATEMATICKÁ BIOLOGIE

Klíčové technologie pro Program TREND

Přírodní polymery proteiny

Centrální dogma molekulární biologie

Interakce proteinu p53 s genomovou DNA v kontextu chromatinu glioblastoma buněk

Nukleové kyseliny Replikace Transkripce translace

STUDIJNÍ PLÁN. Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Výuka genetiky na PřF OU K. MALACHOVÁ

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Genetický polymorfismus

STUDIJNÍ PLÁN. Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Struktura a funkce biomakromolekul

Svět RNA a bílkovin. RNA svět, 1. polovina. RNA svět. Doporučená literatura. Struktura RNA. Transkripce. Regulace transkripce.

AUG STOP AAAA S S. eukaryontní gen v genomové DNA. promotor exon 1 exon 2 exon 3 exon 4. kódující oblast. introny

BAKTERIÁLNÍ GENETIKA. Lekce 12 kurzu GENETIKA Doc. RNDr. Jindřich Bříza, CSc.

Nukleové kyseliny Replikace Transkripce translace

MENDELOVSKÁ DĚDIČNOST

Strukturní bioinformatika KFC/STBI

Sekvenování genomů. Human Genome Project: historie, výsledky a důsledky. MUDr. Jan Pláteník, PhD. Počátky sekvenování

REKOMBINACE Přestavby DNA

Předměty státní rigorózní zkoušky jednotlivých programů:

Transkript:

Bioinformatika a výpočetní biologie KFC/BIN I. Přehled RNDr. Karel Berka, Ph.D. Univerzita Palackého v Olomouci

Definice bioinformatiky (Molecular) bio informatics: bioinformatics is conceptualising biology in terms of molecules (in the sense of physical chemistry) and applying "informatics techniques" (derived from disciplines such as applied maths, computer science and statistics) to understand and organise the data and information associated with these molecules, on a large scale. In short, bioinformatics is a management information system for molecular biology and has many practical applications. Oxford English Dictionary

Definice bioinformatiky spojení biologických věd s informatikou počítačové zpracování, organizace, ukládání a vizualizalizace biologických dat a jejich aplikace iteulike oblak klíčových slov pro bioinformatics

Přehled témat bioinformatiky hledání genů a skládání genomů porovnávání sekvencí (alignment) analýza a predikce struktury proteinů a NA hledání léčiv (drug design a discovery) predikce a analýza interakcí mezi proteiny predikce genové exprese modelování molekulární evoluce Wikipedia

Organizace biologických informací biologické informace redundantní a mnohonásobné Genetický kód je redundantní Organismus má mnoho podobných genů Gen může mít více funkcí Rozdílné proteinové sekvence mají stejnou strukturu

Příklad systému - kolo

Kolo Jak jsou redundantní? Jak jsou flexibilní? Které části jsou sdílené (šroubky, matky, podložky, pružiny, ložiska), nebo unikátní (šlapátka, páčky)? Kde se jednotlivé části nachází? Jakou mají funkci? Dokážeme je vylepšit?

Biologická data Zdroj dat Velikost dat Bioinformatika DNA sekvence Proteinová sekvence Makromolekulární struktura Genomy Exprese (genů, proteinů, ) 195 milionů sekvencí (300 10 9 nukleotidů) 18 milionů sekvencí (~300 AA) 70 000 struktur (~1500 koordinát) 1000 genomů (~1 10 9 bp) čipy (obrazové info:tb/den) Introny a exony Predikce produktu genů Forenzní analýza Porovnávání sekvencí (párové, 1:n) Konzervované sekvenční motivy Predikce sekundární a terciární struktury 3D strukturní alignment Geometrie molekuly a její interakce Molekulární simulace (MD, ligand docking) Charakterizace opakování Dohledávání struktur ke genům Fylogenetická analýza Genomic-scale census (obsah proteinů, metabolické dráhy) Identifikace genetických chorob Mapování expresních dat na sekvenční a biochemické data Biol. literatura 20 milionů citací Hledání, digitální knihovny Tvorba znalostních databází data mining

Bioinformatika - přístup experimentální data (biologové) strukturovaná data (databáze) hypotézy počítačový program (programátoři)

hrubá data sekvence Prostor působení příprava alignment geny struktura funkce hledání genů předpověď 3D struktury databáze organizace metabolismus metabolismus (biologie) fylogenetická analýza

Ideální případ

Počítačové zpracování Databáze ukládání, hledání Analýza textu sekvenční analýzy, porovnávání sekvencí, hledání klíčových slov Hledání motivů Neuronové sítě, clusterová analýza, data mining, Markovovské řetězce Geometrie 3D grafika, robotika, 2D/3D rozpoznávání obrazu Fyzikální simulace Mechanika, elektrostatika, numerické algoritmy, simulace

Přehled témat bioinformatiky hledání genů a skládání genomů porovnávání sekvencí (alignment) analýza a predikce struktury proteinů a NA hledání léčiv (drug design a discovery) predikce a analýza interakcí mezi proteiny predikce genové exprese modelování molekulární evoluce Wikipedia

Genom Hledání genů introny, exony, promotory, cizí kusy DNA Charakteristika opakujících se kusů DNA forenzní analýza Hledání duplicit v genomu

Velikosti genomů Mycoplasma genitalium Escherichia coli Saccharomyces cerevisiae 16 chr. 0.58 Mbp 4.6 Mbp 11.2 Mbp Caenorhabtitis elegans 6 chr. 97.0 Mbp Arabidopsis thaliana 5 chr. 115.4 Mbp Drosophila melanogaster 5 chr. ~137.0 Mbp Homo sapiens 24 chr. ~ 3.3 Gbp

Analýza sekvencí Porovnávání sekvencí 1:1 1:n lokální nebo globální porovnání hledání konsensní sekvence pro třídu proteinů mapování evoluce Hledání vlastností sekundární struktura hydrofobicita transmembránové segmenty

Predikce proteinové struktury Terciární struktura rozpoznání foldu homologní modelování strukturní alignment ab initio modelování Predikce funkce hledání aktivních míst a kanálů

Strukturní výpočetní biologie Molekulární grafika vodítko pro hypotézy Simulace Struktura => Energie vývoj v čase Docking hledání jak a kam se látky váží ligandy proteiny mezi sebou Helikáza rozevírající DNA docking do acetyltransferázy v programu GOLD

Analýza obrazu s vysokou propustností Analýza genové exprese Analýza proteinové exprese Funkční a toxikologické analýzy

Modelování biologických systémů matematická biologie e-cell

Sledování molekulární evoluce Fylogenetické stromy hledání společného předka podle podobnosti - změna probíhá v liniích časem - dělení po dvojicích

Souhrn