Майнор Биоинформатика 1 год 2022/23 — различия между версиями
м |
м |
||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
| − | =='''Часть | + | =='''Часть 2 Медицинская биоинформатика (Модули 3-4)'''== |
| − | + | В курсе “Медицинская биоинформатика” изучается геномика человека, полиморфизмы и структурные варианты в популяции и их связь с заболеваниями. Дается представление о полногеномном поиске ассоциаций и консорциумных проектах, изучающих генетику рака и других заболеваний. Изучаются элементы системной биологии, показывающей как генетические изменения могут приводить к изменениям на функциональном уровне. Дается представление о метаболических и сигнальных сетях, онтологическом анализе. Изучаются ДНК-белковые взаимодействия и РНК-регуляция. Дается представление о сравнительном анализе геномов человека и ближайших видов, таких как шимпанзе или неандерталец. Дается представление о микробиоме и эволюции вирусов. | |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| Строка 174: | Строка 81: | ||
[https://docs.google.com/document/d/12KtCRdDVwIqZv8KMnuThKg6ZqguTt-J-/edit?usp=sharing&ouid=109540323021403462314&rtpof=true&sd=true содержание] [https://drive.google.com/drive/folders/1smG0oev1XK4Bugn9oKHaW2EUTcmWXuB_?usp=sharing данные] | [https://docs.google.com/document/d/12KtCRdDVwIqZv8KMnuThKg6ZqguTt-J-/edit?usp=sharing&ouid=109540323021403462314&rtpof=true&sd=true содержание] [https://drive.google.com/drive/folders/1smG0oev1XK4Bugn9oKHaW2EUTcmWXuB_?usp=sharing данные] | ||
| + | |||
| + | |||
| + | =='''Часть 1. Биоинформатика ДНК, РНК и белков (модули 1-2)'''== | ||
| + | |||
| + | |||
| + | <nowiki>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.</nowiki><br /><br /> | ||
| + | <nowiki>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.</nowiki> | ||
| + | |||
| + | ===== Оценивание ===== | ||
| + | НАКОП=0.1*(среднее по квизам)+0.5*(среднее по ДЗ) +0.4*экзамен | ||
| + | |||
| + | Накоп округляется стандартным образом. | ||
| + | |||
| + | '''Условия автомата''' | ||
| + | |||
| + | Написано как минимум 8 квизов (из 10); Средняя оценка за квизы не может быть ниже 4. | ||
| + | |||
| + | Все ДЗ, сданны на удовлетворительную оценку (оценка за ДЗ должна быть выше 4) | ||
| + | |||
| + | Студенты претендующие на автомат могут выбрать не иди на экзамен и вместо этого получить оценку по формуле: | ||
| + | |||
| + | ИТОГ = НАКОП * 1.6 | ||
| + | |||
| + | === Лекции и семинары === | ||
| + | {| class="wikitable" | ||
| + | |- | ||
| + | ! № !! Лекция !! Семинар | ||
| + | |- | ||
| + | | 1 || Введение. Основы молекулярной биологии. | ||
| + | Клетка, геном, белки, поток информации, генетический код. <br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/open?id=1SEOTQyumGUff8Bwu54skDpu0ts38PfMG презентация] | ||
| + | || | ||
| + | Базы данных геномов бактерий. Файлы аннотации геномов генами. Стренды.<br /> | ||
| + | [https://docs.google.com/document/d/1B3JzLxf2i8OCl9A3QzN2fkQpXqSx3T_chlo4EpB8Lpg/edit?usp=sharing содержание] | ||
| + | |- | ||
| + | | 2 || Продолжение первой лекции | ||
| + | || | ||
| + | Введение в систему Unix. Основные команды Unix. Файловая система. Навигация. Командная строка. Просмотр файлов. Поиск информации в файлах. <br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/drive/folders/1rFJiazTsKYjmMACV6T6-o3xntvIcMGyV?usp=sharing содержание] | ||
| + | |- | ||
| + | | 3 || Продолжение первой лекции | ||
| + | || | ||
| + | UCSC genome browser. Геном человека. Строение генов. Треки консервативности, SNPs, структурных вариантов, повторов. Скачивание полного генома человека. Table browser.<br /> | ||
| + | [https://docs.google.com/document/d/1rzUnplDpWV3bD587Y4dfxCTJH0OwVN1Nw3D_Z9XzUzw/edit?usp=sharing содержание] | ||
| + | |- | ||
| + | | 4 || Организация геномов прокариот и эукариот. Гены и регуляторные элементы. | ||
| + | Белок-кодирующие и РНК-кодирующие гены. Экзоны и интроны. Сплайсинг. Промоторы и энхансеры.<br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/file/d/1eOHa1N9d9kEb4py_omwMacccHxtd_VaL/view?usp=sharing презентация] | ||
| + | || | ||
| + | Работа с bed файлами, bedtools.<br /> | ||
| + | [https://colab.research.google.com/drive/1b_Grc0hCL9ldF7NM-Nu6NPcj5lOSCT2z?usp=sharing содержание] | ||
| + | |- | ||
| + | | 5 || Молекулярная эволюция. Поиск схожих последовательностей. Алгоритм и программа BLAST. Статистика локального выравнивания. <br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/file/d/1Kolkm1n6lQR_wPfcL25g8mnsPzr-RCVw/view?usp=sharing презентация] | ||
| + | || | ||
| + | BLAST. | ||
| + | [https://docs.google.com/document/d/1suCytYXQBnDoA3cIt0LttFchxXrALJtxzc-5PvJ_5CI/edit?usp=sharing содержание] | ||
| + | |- | ||
| + | | 6 || Модели эволюции аминоклислотных последовательностей. Матрицы PAM и BLOSUM. <br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/file/d/1ByPuofZmv30TSyyr-XloGkY9xdazGLmx/view?usp=sharing презентация] | ||
| + | || | ||
| + | Программа MEGA. Выравнивание последовательностей на примере коровых белков (ATP, DNA-poymerase, 16S-RNA). <br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/file/d/14PwDpFmD1-WKhcHugYjPU_dNsDi6LJ9G/view?usp=sharing содержание] [https://drive.google.com/drive/folders/1MkLBhWdzmmlUAG-Zw0m_Layg0keCNXfr?usp=sharing данные] | ||
| + | |- | ||
| + | | 7 || Алгоритмы попарного и множественного выравнивания последовательностей. Динамическое программирование. <br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/file/d/134zLTklVjmCVHKqn14IwVF3oBjmGVogc/view?usp=sharing презентация] | ||
| + | || | ||
| + | Построение филогенетических деревьев на примере коровых белков (ATP, DNA-poymerase, 16S-RNA). Программа MEGA. <br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/file/d/13Zfsb84kjTuifvF5zoeFLZeWW_lWKqal/view?usp=sharing содержание] [https://drive.google.com/drive/folders/1mJLah0BeSrD73csEM8Z4S2Yo3mzL13sB?usp=sharing данные] | ||
| + | |- | ||
| + | | 8 || Алгоритмы попарного и множественного выравнивания последовательностей (продолжение). Филогенетика. Горизонатльный обмен генов. Методы построения филогенетических деревьев. <br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/file/d/1q0XiLdai3yXIqFp8k_AaHKvv8EM2CX9w/view?usp=sharing презентация] | ||
| + | || | ||
| + | Поиск белков в Swiss-Prot по мнемонике функции. Интеины. Определение горизонтально перенесенных генов. Филогенетика и астробиология. <br /> | ||
| + | [https://docs.google.com/document/d/1aZYI6LGjPorXNPehfI7JpLu2pFuCMUeNSFfizvx2IVg/edit?usp=sharing содержание] [https://drive.google.com/drive/folders/1sUjWA4BVaLHRvLkIrOfq3lrKvxjHKeA7?usp=sharing данные] | ||
| + | |- | ||
| + | | 9 || Филогения. Методы построения филогенетических деревьев. Метод ближайшего соседа (NJ). Метод максимальной бережливости. Метод максимального правдоподобия. Бутсрэп-оценка построенного дерева. <br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/file/d/1Zj8AfLZ1T1pbubL1aFwIrd8P9qyBb7OP/view?usp=sharing презентация] | ||
| + | || | ||
| + | Определение ортологов и паралогов по филогенетическим деревьям. | ||
| + | [https://drive.google.com/file/d/1RjGaez7OJUeeqS9zyqajttPLFq7e2VE-/view?usp=sharing содержание] [https://drive.google.com/drive/folders/1JNT9GAfcd8ToEcazhfeuIH4nVxoPT_XE?usp=sharing данные] | ||
| + | |- | ||
| + | | 10 || Гомологи, ортологи и паралоги. Поиск горизонтально перенесенных генов. <br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/file/d/1khL281gk5Xf1ET2yVARxc1lFu4NxECN1/view?usp=sharing презентация] | ||
| + | || | ||
| + | Эволюционный анализ вируса SARS-cov-2 из разных популяций человека. <br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/file/d/1lTZzYFuAiXwk_4QeFCjamtCHyHEQu4E2/view?usp=sharing содержание] [https://drive.google.com/drive/folders/1V8OSFcppbhs7b_vfzgb35AoEyMhPvmx9?usp=sharing данные] | ||
| + | |- | ||
| + | | 11 || Методы автоматического поиска ортологов. Базы данных семейств ортологов - COG, Pfam, Quest for orthologs. База данных трехмерной структуры белков PDB. <br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/file/d/1qR_q8QralR8B5p6oaaJVKw2bslIdCg6L/view?usp=sharing презентация] | ||
| + | || | ||
| + | Знакомство с базами данных ортологов и знакомство с 3-х мерной структурой белков по базе данных PDB. | ||
| + | [https://drive.google.com/file/d/1wwz6tlrVigM_Ojb3Ufa2LEmaIMcedu8x/view?usp=sharing содержание] | ||
| + | |- | ||
| + | | 12 || Коронавирус. Семейство коронавирусов. Структуры комплексов связывания белка шипа коронавируса (S) и фермента ACE2 <br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/file/d/1NydObtnSmBEcDJzNXLDOB7C2TmKJ5iCR/view?usp=sharing презентация] | ||
| + | || | ||
| + | Программа визуализации трехмерной структуры белка PyMol. <br /> | ||
| + | [https://docs.google.com/document/d/17ElLzd5nuHugCBVtQP2E4zmsIW0uGfAjSk720Ar3RV0/edit?usp=sharing содержание] | ||
| + | |- | ||
| + | | 13 || Эволюция коронавируса SARS-Cov. <br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/file/d/1U_ev1zPZLoDvGs6y71JtyvxZYjLvvwYm/view?usp=sharing презентация] | ||
| + | || Изучение структур белков Spike (S) вирусов SARS-cov и SARS-cov-2, а также фермента ACE2 и комплекса SARS-cov - ACE2 <br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/file/d/1cGiPXzRZLNaOpHJt2Ie4P8TKv6qfcRbu/view?usp=sharing содержание] [https://drive.google.com/drive/folders/1osr24p0uDgArx2A9N16opT1eiBq8nwUV?usp=sharing данные] | ||
| + | |} | ||
[https://drive.google.com/drive/folders/1PPqZpnsC9pslzqOJ2VixFNeEgxGfxdPO?usp=sharing '''Books'''] | [https://drive.google.com/drive/folders/1PPqZpnsC9pslzqOJ2VixFNeEgxGfxdPO?usp=sharing '''Books'''] | ||
Версия 11:55, 19 апреля 2023
Содержание
Часть 2 Медицинская биоинформатика (Модули 3-4)
В курсе “Медицинская биоинформатика” изучается геномика человека, полиморфизмы и структурные варианты в популяции и их связь с заболеваниями. Дается представление о полногеномном поиске ассоциаций и консорциумных проектах, изучающих генетику рака и других заболеваний. Изучаются элементы системной биологии, показывающей как генетические изменения могут приводить к изменениям на функциональном уровне. Дается представление о метаболических и сигнальных сетях, онтологическом анализе. Изучаются ДНК-белковые взаимодействия и РНК-регуляция. Дается представление о сравнительном анализе геномов человека и ближайших видов, таких как шимпанзе или неандерталец. Дается представление о микробиоме и эволюции вирусов.
Лекция 1 Введение в геномику человека. Первый проект "Геном человека". Секвенирование методом Сангера. Полиморфизм человека. SNPs и структурные варианты. Связь с заболеваниями.
презентация
Семинар 1. Базы данных SNP и структурных вариантов человека. Влияние SNP на структуру белка.
содержание статья
Лекция 2 Генотип и гаплотип. SNP и тегированные SNPы. Исследования GWAS. Тест хи-квадрат.
презентация
Семинар 2. Генотипы, минорные аллели, локусы. Пример GWAS для одного SNP. Тест хи-квадрат.
содержание тетрадка
Лекция 3 Исследования GWAS. Элементы популяционной генетики. Гаплотипы и гаплогруппы. Митохондриальная Ева и Y-хромосомный Адам.
презентация
Семинар 3. Ассоциациии признака с аллелью и генотипом. Отношение шансов и оценка риска. Примеры отчетов компании 23 and me.
содержание
Лекция 4 Александр Ракитько, компания Генотек. Генетика здоровья.
презентация
Семинар 4. Исследование на ассоциацию варианта с заболеванием.
содержание
Лекция 5 Александр Ракитько, компания Генотек. Генетическая генеалогия.
презентация
Семинар 5. Распространение гаплогрупп, поиск гаплогруппы А.С.Пушкина, PCA-анализ популяций
содержание
Лекция 6 Исследования GWAS.
презентация
Семинар 6. GWAS, основные форматы файлов, plink.
[1]
Лекция 7 Генетика рака.
презентация
Семинар 7. Классификация генов, связанных с раком. Исследование данных пациентов.
Работа на семинаре с карточками генов и карточками пациентов
Лекция 8 Проект Панрак (Pancancer). Краткий обзор последних результатов. Иммунотерапия рака.
презентация
Семинар 8. Классификация типов лейкемии по данным экспресси генов.
данные
содержание
Лекция 9
Семинар 9.Рак и дифференциальная экспрессия генов. Григорий Пузанов.
содержание
Лекция 10 Boston gene. Иммунотерапия рака.
Семинар 10.Boston gene. Иммунотерапия рака.
Лекция 11 Сравнительная геномика человека и шимпанзе.
презентация
Семинар 11. Сервер Vista - визуализации выравниваний геномов человека и шимпанзе. Анализ участка ускоренной эволюции HAR1. Анализ гена речи FOXP2.
содержание
Лекция 12 Неандерталец и денисовец. Сравнительная геномика человека, неандертальца и денисовца.
презентация
Семинар 12. Изучение эволюции неандертальце и денисовцев по митохондриальной ДНК.
содержание данные
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.
Оценивание
НАКОП=0.1*(среднее по квизам)+0.5*(среднее по ДЗ) +0.4*экзамен
Накоп округляется стандартным образом.
Условия автомата
Написано как минимум 8 квизов (из 10); Средняя оценка за квизы не может быть ниже 4.
Все ДЗ, сданны на удовлетворительную оценку (оценка за ДЗ должна быть выше 4)
Студенты претендующие на автомат могут выбрать не иди на экзамен и вместо этого получить оценку по формуле:
ИТОГ = НАКОП * 1.6
Лекции и семинары
| № | Лекция | Семинар |
|---|---|---|
| 1 | Введение. Основы молекулярной биологии.
Клетка, геном, белки, поток информации, генетический код. |
Базы данных геномов бактерий. Файлы аннотации геномов генами. Стренды. |
| 2 | Продолжение первой лекции |
Введение в систему Unix. Основные команды Unix. Файловая система. Навигация. Командная строка. Просмотр файлов. Поиск информации в файлах. |
| 3 | Продолжение первой лекции |
UCSC genome browser. Геном человека. Строение генов. Треки консервативности, SNPs, структурных вариантов, повторов. Скачивание полного генома человека. Table browser. |
| 4 | Организация геномов прокариот и эукариот. Гены и регуляторные элементы.
Белок-кодирующие и РНК-кодирующие гены. Экзоны и интроны. Сплайсинг. Промоторы и энхансеры. |
Работа с bed файлами, bedtools. |
| 5 | Молекулярная эволюция. Поиск схожих последовательностей. Алгоритм и программа BLAST. Статистика локального выравнивания. |
BLAST. содержание |
| 6 | Модели эволюции аминоклислотных последовательностей. Матрицы PAM и BLOSUM. |
Программа MEGA. Выравнивание последовательностей на примере коровых белков (ATP, DNA-poymerase, 16S-RNA). |
| 7 | Алгоритмы попарного и множественного выравнивания последовательностей. Динамическое программирование. |
Построение филогенетических деревьев на примере коровых белков (ATP, DNA-poymerase, 16S-RNA). Программа MEGA. |
| 8 | Алгоритмы попарного и множественного выравнивания последовательностей (продолжение). Филогенетика. Горизонатльный обмен генов. Методы построения филогенетических деревьев. |
Поиск белков в Swiss-Prot по мнемонике функции. Интеины. Определение горизонтально перенесенных генов. Филогенетика и астробиология. |
| 9 | Филогения. Методы построения филогенетических деревьев. Метод ближайшего соседа (NJ). Метод максимальной бережливости. Метод максимального правдоподобия. Бутсрэп-оценка построенного дерева. |
Определение ортологов и паралогов по филогенетическим деревьям. содержание данные |
| 10 | Гомологи, ортологи и паралоги. Поиск горизонтально перенесенных генов. |
Эволюционный анализ вируса SARS-cov-2 из разных популяций человека. |
| 11 | Методы автоматического поиска ортологов. Базы данных семейств ортологов - COG, Pfam, Quest for orthologs. База данных трехмерной структуры белков PDB. |
Знакомство с базами данных ортологов и знакомство с 3-х мерной структурой белков по базе данных PDB. содержание |
| 12 | Коронавирус. Семейство коронавирусов. Структуры комплексов связывания белка шипа коронавируса (S) и фермента ACE2 |
Программа визуализации трехмерной структуры белка PyMol. |
| 13 | Эволюция коронавируса SARS-Cov. |
Изучение структур белков Spike (S) вирусов SARS-cov и SARS-cov-2, а также фермента ACE2 и комплекса SARS-cov - ACE2 |
