Майнор Биоинформатика 1 год
Часть 1. Биоинформатика ДНК, РНК и белков (модули 1-2)
В курсе «Элементарная геномика» изучаются основные закономерности молекулярной эволюции и математические методы анализа молекулярных последовательностей, включая алгоритмы поиска гомологичных последовательностей, выравнивания последовательностей и построения филогенетических деревьев, алгоритмы поиска ортологов и горизонтально перенесенных генов, предсказания генов и поиск мотивов, методы аннотации геномов de novo генами и функциональными элементами. Изучаются алгоритмы и методы предсказания вторичной структуры ДНК, РНК и белков.
В течение курса студенты познакомятся с основными биоинформатическими ресурсами, включая базы данных, веб-порталы, компьютерные программы для работы с базами данных молекулярной биологии, а также программами, реализующими биоинформатические методы.
Лекции и семинары
Лекция 0. Организационная. Начало Лекции 1.
Лекция 1. Введение. Основы молекулярной биологии.
Клетка, геном, белки, поток информации, генетический код.
презентация
Семинар 1 Базы данных геномов бактерий. Файлы аннотации геномов генами. Стренды.
содержание
Лекция 2. Организация геномов прокариот и эукариот. Гены и регуляторные элементы.
Белок-кодирующие и РНК-кодирующие гены. Экзоны и интроны. Сплайсинг. Промоторы и энхансеры.
презентация
Семинар 2. Введение в систему Unix. Основные команды Unix. Файловая система. Навигация. Командная строка. Просмотр файлов. Поиск информации в файлах.
содержание данные
Лекция 3. Секвенирование от метода Сангера до технологий следующего поколения. Геном человека. Повторы. Однонуклеотидные замены и структурные варианты.
презентация
Семинар 3. UCSC genome browser. Геном человека. Строение генов. Треки консервативности, SNPs, структурных вариантов, повторов. Скачивание полного генома человека. Table browser.
содержание
Лекция 4.Молекулярная эволюция. Поиск схожих последовательностей. Алгоритм и программа BLAST. Статистика локального выравнивания.
презентация
Семинар 4.Программа BLAST. Поиск схожих последовательностей. Определение последовательностей из метагеномного исследования с помощью BLAST.
содержание
Лекция 5.Модели эволюции аминоклислотных последовательностей. Матрицы PAM и BLOSUM.
презентация
Семинар 5.Программа MEGA. Выравнивание последовательностей на примере коровых белков (ATP, DNA-poymerase, 16S-RNA).
содержание данные
Лекция 6.Алгоритмы попарного и множественного выравнивания последовательностей. Динамическое программирование.
презентация
Семинар 6. Построение филогенетических деревьев на примере коровых белков (ATP, DNA-poymerase, 16S-RNA). Программа MEGA.
содержание данные
Лекция 7.Алгоритмы попарного и множественного выравнивания последовательностей (продолжение). Филогенетика. Горизонатльный обмен генов. Методы построения филогенетических деревьев.
презентация
Семинар 7. Поиск белков в Swiss-Prot по мнемонике функции. Интеины. Определение горизонтально перенесенных генов. Филогенетика и астробиология.
содержание данные
Лекция 8. Филогения. Методы построения филогенетических деревьев. Метод ближайшего соседа (NJ). Метод максимальной бережливости. Метод максимального правдоподобия. Бутсрэп-оценка построенного дерева.
презентация
Семинар 8. Эволюционный анализ вируса SARS-cov-2 из разных популяций человека.
содержание данные
Лекция 9. Гомологи, ортологи и паралоги. Поиск горизонтально перенесенных генов.
презентация
Семинар 9. Определение ортологов и паралогов по филогенетическим деревьям.
содержание данные
Лекция 10. Методы автоматического поиска ортологов. Базы данных семейств ортологов - COG, Pfam, Quest for orthologs. База данных трехмерной структуры белков PDB.
презентация
Семинар 10. Знакомство с базами данных ортологов и знакомство с 3-х мерной структурой белков по базе данных PDB.
содержание
Лекция 11. Трехмерная структура белка. Уровни организации. Предсказание трехмерной структуры белков.
презентация
Семинар 11. Программа визуализации трехмерной структуры белка PyMol.
содержание
Лекция 12. Коронавирус. Семейство коронавирусов. Струкуры комплексов связывания белка шипа коронавируса (S) и фермента ACE2
презентация
Семинар 12. Изучение структур белков Spike (S) вирусов SARS-cov и SARS-cov-2, а также фермента ACE2 и комплекса SARS-cov - ACE2
содержание данные
