Bioinformatika
Dalyko anotacija lietuvių kalba
Supažindinimas su pagrindiniais molekulinės biologijos principais reikalingais bioinformatikoje. Bioinformatikos mokslas, praktinis pritaikymas ir perspektyvos. Biologinis internetas. Internetinės paieškos sistemos, paieškos sintaksės ir biologinių straipsnių paieška. Susipažinimas su biologinėmis duomenų bazėmis ir bioinformatikos įrankiais. Biologinių sekų sugretinimo metodai ir prasmė. Filogenetiniai metodai bioinformatikoje. Bioinformatika proteomikoje ir struktūrinės duomenų bazės. Duomenų bazės susiję su ligomis.
Dalyko anotacija užsienio kalba
Bioinformatics and internet. Genome and proteome. Data bases and information. NCBI (National Center for Biotechnology Information). GenBank and genome maps. Structure data bases. PDB. Entrez and other integrated information systems. Sequence comparison and search in data bases. Multiple sequence comparison and analysis. Use bioinformatics methods in biological problems solving, phylogenetics and disease association studies.
Būtinas pasirengimas dalyko studijoms
Bendroji genetika, Bendroji biotechnologija
Dalyko studijų rezultatai
1. Skirti pagrindinę terminologiją, biologinių sekų ir struktūrų duomenų bazes, mokėti atlikti biologinės informacijos paiešką internete.
2. Sugebėti teoriškai ir praktiškai atlikti biologinių sekų ir struktūrų paiešką, jų interpretavimą, aptikti sąsajas tarp skirtingų duomenų bazių.
3. Žinoti biologinių sekų sugretinimų prasmę ir praktinį panaudojimą filogenetikoje, genų aptikime ir medicinoje.
Dalyko turinys
1. Įvadas į molekulinę biologiją. Genai ir genomai: DNR, RNR, genų ir genomo struktūra (egzonai, intronai, promotoriai, kodonai, nukleotidai). Baltymai ir proteomai: baltymų sekos, funkcijos, aminorūgštys.
2. Bioinformatikos mokslas ir internetas. Pagrindiniai bioinformatikos apibrėžimai ir samprata. Bioinformatikos ryšys su kitais gamtos mokslais. Bioinformatikos mokslo objektai. Praktiniai panaudojimai. Internetinės paieškos sistemos ir paieškos sintaksės.
3. Duomenų bazės ir informacija. Bendri duomenų bazių principai. Informacija ir jos redukcija. Bioinformacinė sklaida sekose. Sekų lyginimai. Funkcijų prognozavimai remiantis sekomis. Struktūrų spėjimai. Biopolimerinių sekų nešama informacija.
4. NCBI (National Center for Biotechnology Information). NCBI internetinis portalas ir duomenų bazės (PubMed, Entrez, BAST, OMIM, Books, Taxonomy, Structure). Informacijos paieška skirtingose duomenų bazėse NCBI portale.
5. Porinis sekų sugretinimas. Gretinio konstravimas: trūkiai, baudos taškai, taškų skaičiavimo sistemos. Globalus ir lokalus sugretinimai. Taškinių brėžinių konstravimas. Statistinis sugretinimų patikimumas. Pakeitimų matricos.
6. Lokalaus sugretinimo paieškos įrankis BLAST. Paieškos etapai, parametrai ir strategijos. Paieškos statistiniai įverčiai (E ir p vertės, taškų sumos).
7. Pažangi paieška duomenų bazėse. Specializuota BLAST paieška. Silpnai susijusių baltymų paieška (PSI-BLAST ir PHI-BLAST). Į BLAST panašių bioinformatikos įrankių naudojimas (Pattern hunter, BLASTZ, BLAT, Mega BLAST). BLAST panaudojimas genų aptikime.
8. Daugybinis sekų sugretinimas. Sugretinimo apibūdinimas, panaudojimas ir strategijos. Pagrindiniai daugybinio sugretinimo metodai. Daugybinio sugretinimo duomenų bazės (Pfam, konservatyvių domenų duomenų bazė, PopSet). Duomenų bazių valdymas: rankinis ar automatinis.
9. Molekulinė filogenija ir evoliucija bioinformatikoje. Rūšių filogeniniai medžiai prieš genų/baltymų filogeninius medžius. DNR, RNR ir baltymų sekomis paremti filogeniniai medžiai. Filogenetinės analizės etapai.
10. Bioinformatikos įrankiai ribonukleininės rūgšties (RNR) analizei. RNR rūšys ir Rfam duomenų bazė. Genų ekspresijos interpretavimas (iRNR ir kDNR). Mikrogardelės. RNR interpretavimas.
11. Genų ekspresija: mikrogardelių duomenų analizė. Duomenų analizės programiniai paketai, brėžiniai, normalizacija. Duomenų statistinis apdorojimas (sankaupinės analizės, principinių komponenčių analizė, genų klasifikacija).
12. Baltymų analizė ir proteomika. Baltymų duomenų bazės. Baltymų identifikavimo metodai. Baltymų modulinė struktūra (domenai, motyvai ir profiliai). Prognozavimo programos (baltymų lokalizacija ir funkcija).
13. Baltymų struktūrų duomenų bazės. Baltymų struktūros principai. Baltymų duomenų bankas (PDB). Baltymų struktūra ir ligos.
14. Funkcinė genomika ir genomai. Modeliniai organizmai. Neuroniniai tinklai funkcinėje genomikoje ir proteomikoje. Genomų analizės projektai (virusai, bakterijos ir eukariotai). Genomų anotacijos.
15. Su ligomis susiję duomenų bazės. Žmogaus genetinės ligos ir bioinformatikos perspektyvos. Ligų duomenų bazės (OMIM, OMIA, mutacijų duomenų bazės, PhanCode projektas). Su ligomis susijusių genų identifikacija. Ligas sąlygojantys genai modeliniuose organizmuose.
Dalyko studijos valandomis
Paskaitos 30 val.
Laboratoriniai darbai 15 val.
Iš viso kontaktinio darbo val. 45 val.
Savarankiškas darbas 60 val.
Iš viso 105 val.
Studijų rezultatų vertinimas
Tarpinis testas (koliokviumas) raštu sudaro 17 % galutinio studentų žinių įvertinimo. Laboratoriniai darbai – 33 %. Egzaminas- 50 % galutinio žinių įvertinimo, vertinamas tik atlikus savarankiškas užduotis, bei laboratorinius darbus ir pilnai už juos atsiskaičius.
Literatūra
1. 2009 Pevsner J. Bioinformatics and functional genomics. John Willey and Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, JAV
2. 2008 Baublys V. Bioinformatika ir biomodeliavimas 2. Morkūnas ir Ko, Kaunas
Papildoma literatūra.
Papildoma literatūra
1. 2007 Xiaohua Hu, Yi Pan. Hoboken (N. J.). Knowledge discovery in bioinformatics: techniques, methods, and applications. John Willey and Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, JAV
2. 2005 Andrade M. A. Bioinformatics and genomes: current perspectives. Wymondham: Horizon Scientific Press
3. 2005 Baxevanis A. D., Ouellette B. F. F. Bioinformatics: a practical guide to the analysis of genes and proteins Wiley-Interscience
4. 2003 Orengo C., Jones D., Thornton J. Bioinformatics: genes, proteins and computers. Taylor & Francis