Документ обсуждает биоинформатику, охватывая математические методы анализа генома, алгоритмы предсказания структуры биополимеров, а также использование машинного обучения в этой области. Он также описывает эксперименты с модельным организмом данио рерио, подчеркивая его преимущества для генетических модификаций и обучения. Кроме того, представлены языки и платформы для биоинформатики, такие как Bioperl, Biopython и другие.

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