Введение в биоинформатику: метагеномика

Курс посвящен введению в метагеномику и затрагивает основные теоретические и практические подходы анализа видового состава, генетического материала и функционала сообществ микроорганизмов, обитающих в окружающей среде. 

Введение в биоинформатику: метагеномика
Бесплатно
8 недель8 недель
Сертификат гос. образцаСертификат гос. образца
Платный сертификатПлатный сертификат
РусскийРусский
СПбГУ
Открытое Образование

Описание:

Метагеномика — раздел геномики, изучающий геном не отдельного организма, а совокупности обитателей микробных сообществ, живущих в разных природных условиях. На протяжении 4,5 миллиардов лет микроорганизмы являются доминирующей формой жизни на Земле. При этом только около 2% из них может быть выращено в лабораторных условиях, а об остальных мы не знаем практически ничего. Детальный анализ состава и функционирования сложных сообществ позволяет ответить на многие вопросы, связанные со здоровьем человека, охраной окружающей среды, хранением и переработкой продуктов питания, разработкой альтернативных источников энергии, и т.д. Такой анализ возможен только в результате биоинформатической обработки огромных массивов данных, получаемых при секвенировании суммарной метагеномной ДНК и/или отдельных генов.

В предлагаемом курсе «Введение в биоинформатику: метагеномика» мы затронем вопросы подготовки метагеномных проб и особенностей их анализа; математических подходов, лежащих в основе созданных специально для этого типа данных программных продуктов; вопросы секвенирования и сборки метагеномов, их аннотации и применения.

С середины курса участникам будет предложен проект, по результатам работы над которым и будет в основном оцениваться степень освоения ими материала курса.В рамках этого проекта учащиеся будут самостоятельно работать с реальными данными, проведут самостоятельный анализ.

Программа курса:

1. Вводная лекция.

  • описание метагеномных сообществ различной природы
  • что такое метагеномика, где обитают микробные сообщества
  • как их анализируют, особенности контроля качества, где и как используются полученные знания
  • контрольные вопросы и задания по ходу лекции для закрепления терминологии и небольшая контрольная в конце (идет в зачет)

2. Получение экспериментальных данных для метагеномных проектов

  • NGS технологии для метагеномики
  • WGS - полногеномный сиквенс
  • данные (data generation approaches) для 16S анализа разнообразия изучаемого сообщества
  • форматы данных для последующего анализа
  • контрольные вопросы и задания по ходу лекции для закрепления терминологии и небольшая контрольная в конце (идет в зачет)

3. Аналитические подходы: 16S анализ

  • оценка качества данных для 16S, 18S анализа
  • анализ с помощью баз данных 16S – алгоритмы и подходы
  • построение филогенетических деревьев на основе 16S данных и их визуализация (термины, параметры, оценки надежности и т.д.)
  • таксономическая представленность
  • контрольные вопросы и задания по ходу лекции для закрепления терминологии и небольшая контрольная в конце (идет в зачет)

4. Аналитические подходы: бининг

  • значение и применение
  • алгоритмы (тетрануклеотидный анализ, кластеризация, GC%)
  • визуализация результатов анализа
  • интерпретация полученных результатов
  • контрольные вопросы и задания по ходу лекции для закрепления терминологии и небольшая контрольная в конце (идет в зачет)

5. Аналитические подходы: полногеномная сборка и gene centric сборка

  • что такое сборка, чем в случае метагеномов она отличается от сборки изолятов
  • алгоритмы – сложности и особенности
  • gene centric сборка и случаи ее применения
  • практический модуль, на реальных примерах знакомящий слушателей с работой сданными
  • визуализация
  • контрольные вопросы и задания по ходу лекции для закрепления терминологии и небольшая контрольная в конце (идет в зачет)

6. Аннотация и анализ метаболических путей

  • что происходит после сборки и аннотации
  • программы, созданные для метаболического анализа
  • работа онлайн в реальном времени с данными реальных экспериментов
  • контрольные вопросы и задания по ходу лекции для закрепления терминологии и небольшая контрольная в конце (идет в зачет)

7. Заключение

  • о чем курс
  • чему научились
  • что осталось за кадром
  • перспективы метагеномных исследований