Бакалавриат
2022/2023
Биоинформатика
Лучший по критерию «Полезность курса для Вашей будущей карьеры»
Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»
Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»
Статус:
Курс обязательный (Клеточная и молекулярная биотехнология)
Направление:
06.03.01. Биология
Кто читает:
Базовая кафедра Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН
Где читается:
Факультет биологии и биотехнологии
Когда читается:
2-й курс, 3, 4 модуль
Формат изучения:
без онлайн-курса
Охват аудитории:
для своего кампуса
Язык:
русский
Кредиты:
5
Контактные часы:
84
Программа дисциплины
Аннотация
В курсе 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.
Цель освоения дисциплины
- Освоение студентами функциональной геномики
- Изучение распознавания функциональных элементов генома методами машинного обучения
- Изучение молекулярного моделирования
Планируемые результаты обучения
- Владение информационными технологиями, нашедшими применение в биоинформатике.
- Освоение новейших достижений в области молекулярной биологии и генетики, вызвавшие необходимость развития биоинформатики.
Содержание учебной дисциплины
- Введение. Основы молекулярной биологии. Клетка, геном, белки, поток информации, генетический код. Геном человека. Строение генов. Первый слой кодировки информации.
- Эпигенетика. Эпигенетические маркеры как второй слой кодировки информации. Данные ChIP-seq экспериментов. Консорциумные проекты Roadmap Epigenomics and ENCODE.
- Вторичные структуры ДНК как третий слой кодировки информации. Концепция флипонов.
- Методы машинного обучения для поиска функциональных элементов генома на основе последовательности.
- Использование омиксных данных для задач предсказания функциональных элементов генома.
- Поиск паттернов ассоциации между эпигенетическим кодом и кодом вторичных структур ДНК.
- Введение в методы молекулярного моделирования. Понятия молекулярного моделирования, имитационного моделирования, интегративного моделирования. История развития методов молекулярной динамики, методов Монте-Карло.
- Структурная биоинформатика. Форматы хранения информации о структуре молекул. Базы данных структур. Базы PDB, NDB, MMDB, CCDC, EMDB. Поиск в базах данных, поиск по последовательности и по структуре.
- Методы молекулярной механики и динамики. Теоретические основы методов молекулярной механики и динамики. Молекулярно-механические модели, границы применимости.
- Общая схема постановки молекулярно-динамического расчета. Броуновская динамика, динамика Ланжевена. Параллельные вычисления.
- Методы предсказания и дизайна структуры белков.
Промежуточная аттестация
- 2022/2023 учебный год 4 модуль0.4 * Экзамен + 0.2 * Дополнительное задание + 0.4 * Домашняя работа
Список литературы
Рекомендуемая основная литература
- Handbook of genetics and society : mapping the new genomic era, , 2013
- Statistical theory and methods for evolutionary genomics, Gu, X., 2011
Рекомендуемая дополнительная литература
- Arcady R. Mushegian. (2007). Foundations of Comparative Genomics. Academic Press.
- Evolutionary Genomics ; Statistical and Computational Methods. (2019). Springer New York. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-9074-0
- Pevsner, J. (2015). Bioinformatics and Functional Genomics (Vol. Third edition). Chichester, West Sussex, UK: Wiley-Blackwell. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=1055003