23.05.15 Одесса. Impact Hub Odessa. Конференция AI&BigData Lab Доклад посвящен обзору методов машинного обучения и интеллектуального анализа данных в биоинформатике. Мы рассмотрим примеры алгоритма для сборки генома и транскриптома, поиска аналогов генов, построения эволюционных деревьев. Также поговорим о методах обнаружения действия отбора на участки ДНК, основах предсказания конфигурации (фолдинга) белков и некоторых других. Подробнее: http://geekslab.co/ https://www.facebook.com/GeeksLab.co https://www.youtube.com/user/GeeksLabVideo

1. 1Д М И Т Р И Й Н О В И Ц К И Й
BIG DATA И БИОИНФОРМАТИКА

2. ЧТО ТАКОЕ БИОИНФОРМАТИКА
• математические методы компьютерного
анализа генома, транскриптома, протеома
(омикс- биоинформатика).
• разработка алгоритмов и программ для
предсказания пространственной структуры
биополимеров– РНК и белок - структурная
биоинформатика ~ ФОЛДНИНГ
• ]моделирование белковых
каскадов,предсказание функции белка,
регуляторных контуров и т.
2

3. SHOTGUN & NEXT GEN. SEQUENCING
3
Strand Sequence
Original
AGCATGCTGCAGTCATGCTTAGG
CTA
First shotgun sequence
AGCATGCTGCAGTCATGCT-------
-------------------TAGGCTA
Second shotgun sequence
AGCATG--------------------
------CTGCAGTCATGCTTAGGCTA
Reconstruction
AGCATGCTGCAGTCATGCTTAGG
CTA

4. ФОРМАТ FASTA : ПРИМЕР БЕЛКОВОЙ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
4

5. ВЫРАВНИВАНИЕ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ
5
• Обнаружение внутривидового
и межвидового полиморфизма.
• Таксономия
• Молекулярные часы

6. БЕЛКОВЫЕ КАСКАДЫ
6

7. ОДИН ИЗ КАСКАДОВ РЕАКЦИЙ В
КОНСОЛИДАЦИИ ПАМЯТИ С УЧАСТИЕМ
CREB/EBP
7

8. ПРЕДСКАЗАНИЕ СТРУКТУРЫ БЕЛКА
(ФОЛДИНГ)
• .Моделирование5 (молекулярная физика)
• Решение сложной задачи оптимизации
• Можно использовать машинное обучение
• Глубокие нейронные сети
• Высокий параллелизм, можно использовать GPU
8

9. 9

10. МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ФАКТОР
CREB1
10
Популярный белок CREB1
участвует в десятках
процессах в клетке.
Является
транскрипционным
фактором, выглядит как
«ножницы»
связывающиеся с ДНК.
Играет важную роль в
процессах обучения и
памяти.

11. ТРАНСКРИПЦИОННЫЙ ФАКТОР ZIF268-
ВАЖНЫЙ БЕЛОК В СИНАПТИЧЕСКОЙ
ПЛАСТИЧНОСТИ
• Показан комплекс zif268 , ДНК и цинка
11

12. ЯЗЫКИ, ПЛАТФОРМЫ, БИБЛИОТЕКИ
•BioPerl
•BioPython
•R/Bioconductor
•Matlab
•Julia (BioSeq ?)
•Scala/Spark (ADAM)
12

13. 13

14. 14

15. 15

16. ИЛЬЯ ИЛЬИЧ
МЕЧНИКОВ
16

17. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
17

18. ДАНИО РЕРИО (DANIO RERIO),
ИЛИ ZEBRAFISH (ДИКИЙ)
18

19. ЧЕМ ХОРОША РЫБКА ДАНИО
• Позвоночное животное
• Достаточно сложный мозг, может обучаться
• Внешнее оплодотворение- легче проводить
генетическую модификацию (трансфекцию)
• Стандартный модельный организм. Геном
секвенирован
• Мальки прозрачны. Есть линии (породы),
прозрачные во взрослом возрасте
19

20. ЭКСПЕРИМЕНТ С ПОДСВЕТКОЙ
КАЛЬЦИЕВЫХ КАНАЛОВ В МАЛЬКЕ
ДАНИО
20

21. КАСПЕР- ЛИНЕЙНЫЕ
ПОЛУПРОЗРАЧНЫЕ ДАНИО
21