Bioinformatika

Vztahy:

Předmět B4M36BIN nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět BAM36BIN (vztah je symetrický)

Předmět B4M36BIN nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět BE4M36BIN (vztah je symetrický)

Předmět B4M36BIN nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět BEAM36BIN (vztah je symetrický)

Předmět B4M36BIN nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět BAM36BIN (vztah je symetrický)

Předmět B4M36BIN může být splněn v zastoupení předmětem BE4M36BIN

Předmět B4M36BIN nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět BE4M36BIN (vztah je symetrický)

Předmět B4M36BIN nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět BEAM36BIN (vztah je symetrický)

Předmět je ekvivalentní s A6M33BIN .

Garant předmětu:

Jiří Kléma

Přednášející:

Jiří Kléma

Cvičící:

Jáchym Barvínek, Jiří Kléma, Petr Ryšavý

Předmět zajišťuje:

katedra počítačů

Anotace:

Cílem předmětu je vysvětlit principy algoritmů používaných pro zpracování biologických dat na molekulární úrovni, konkrétně algoritmů používaných pro sekvenování genomů, srovnávání biologických sekvencí (zejm. genů), jejich pravděpodobnostní a gramatické modelování, pro hledání souvislostí mezi primární a vyššími strukturami proteinů, jejich funkcemi a interakcemi, pro analýzu dat vysoce paralelních měření (zejm. genové exprese) a pro systémově-biologické modelování procesů jako je metabolismus a regulace genové exprese.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Úvod do předmětu, ukázkové problémy bioinformatiky.

2. Algoritmy pro sekvenování, optimální skládání fragmentů.

3. Srovnávání a zarovnávání párů biologických sekvencí, využití dynamického programování.

4. Algoritmus BLAST jako heuristická metoda zarovnávání sekvencí, zarovnávání většího počtu sekvencí.

5. Modelovaní sekvencí markovskými řetězci, homogenita a řád modelu.

6. Skryté markovské modely pro modelování rodin bílkovin a vyhledávání genů.

7. Modely vývoje sekvencí, fylogenetické stromy, využití hierarchického shlukování.

8. Modely vývoje sekvencí nad rámec hierarchického shlukování (neighbor joining, parsimony, pravděpodobnostní).

9. Modelování primární a vyšších struktur proteinů, souvislost struktur na různých úrovních, proteinové databáze.

10. Modelování asociací mezi strukturou a funkcemi proteinu. Predikce interakcí s jinými proteiny, s DNA a s dalšími molekulami.

11. Analýza dat z vysoce paralelních měrení, celogenomové studie. Shlukování, detekce významných faktorů, prediktivní modelování.

12. Apriorní znalost pro analýzu dat exprese. Využití genových ontologií, anotací a slabě strukturované textové informace.

13. Modelování transkripčních a metabolických drah. Struktura a dynamika, reprezentační standardy.

14. Rezerva.

Osnova cvičení:

1. Úvod do předmětu. Přehled semestrálních prací. Biologický základ. Zadání samostatné práce: WEB SEARCH.

2. Zarovnávání sekvencí DNA. Zadání samostatné práce: SEQUENCE ALIGNMENT.

3. Algoritmus BLAST. Odevzdání samostatné práce: WEB SEARCH., Konzultace samostatné práce: SEQUENCE ALIGNMENT.

4. Fylogenetické stromy. Odevzdání samostatné práce: SEQUENCE ALIGNMENT.

5. Markovské modely. Skryté markovské modely.

6. Markovské modely. Skryté markovské modely (pokračování).

7. Markovské modely. Skryté markovské modely (dokončení). Zadání samostatné práce: GENE FINDING.

8. Sestavování sekvencí DNA.

9. Genová exprese. Konzultace samostatné práce: GENE FINDING. Zadání samostatné práce: GENE EXPRESSION.

10. Genová exprese (dokončení). Konzultace samostatné práce: GENE EXPRESSION.

11. Motivační příklady. Odevzdání samostatné práce: GENE FINDING

12. Cvičení odpadá.

13. Zajímavosti v bioinformatice (Gene networks, optogenetics...). Odevzdání samostatné práce: GENE EXPRESSION.

14. Zápočty

Cíle studia:

Studijní materiály:

1. Durbin et al.: Biological Sequence Analysis: Probabilistic Models of Proteins and Nucleic Acids. Cambridge University Press, 1998.

2. Jones, Pevzner: An Introduction to Bioinformatics Algorithms, The MIT Press, 2004.

3. Lesk, A.M.: Introduction to Bioinformatics. Oxford University Press, 4th Edition, 2014.

Poznámka:

B4M36BIN mapuje na stejný předmět jako kód A6M33BIN.

Další informace:

https://cw.fel.cvut.cz/wiki/courses/bin/start

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po	místnost KN:E-126 Kléma J. 11:00–12:30 (přednášková par. 1) Karlovo nám. Trnkova posluchárna K5místnost KN:E-328 Ryšavý P. Kléma J. 12:45–14:15 (přednášková par. 1 paralelka 101) Karlovo nám. Bourací učebna
Út
St
Čt
Pá

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Otevřená informatika - Bioinformatika 2018 (povinný předmět oboru)