Bioinformatics - Tampereen yliopisto

powerfultennesseeΒιοτεχνολογία

2 Οκτ 2013 (πριν από 3 χρόνια και 9 μήνες)

81 εμφανίσεις

Bioinformatiikan verkkokurssi
t

Bioinformatics in F
unctional

Genomics




Martti Tolvane
n


IMT/Bioinformatiikka


Tampereen yliopisto

Perusasiat kurssista


laajuus: 4 op, 80 tunnin työ


kesto: enintää 12 viikkoa


aloitus: oman aikataulun mukaan, paitsi
että loma
-
aikoina ilmoittautuminen on
kiinni


lomallakin voi opiskella, mutta verkko
-
opettaja ei ole silloin tukena

Kokonaisten g
enom
i
e
n
bioinformati
ikka

(1)


vertaileva

genomiikka


koko genomin
analy
ysit


evol
u
utio
tutkimukset


syste
emin sisältämien komponenttien kokonaisuus


funktionaalinen genomiikka =
toimintojen päättely
data
sta


ekspressiop
rofiilit
, ge
enisäätely


se
kvenssien vertailut
, homolog
iasuhteet


geenien muuntelu, muuttuneet fenotyypit

Kokonaisten g
enom
i
e
n
bioinformati
ikka
(2)


proteomiikka


ekspressioproteomiikka =
differentia
ali
proteomiikka = 2D
-
PE + MS


intera
ktioiden
proteomiikka


funktionaalinen proteomiikka

= proteiinien
toimintaan puuttuminen systemaattisesti tai niiden
funktionaalinen inaktivaatio tutkittavassa
ympäristössä (solu, kudos)


rakenne
proteomiikka (
usein väärällä nimellä
rakenne
genomiikka)

FG
-
kurssimme aiheet


Genomit


Geenivariaatiot


DNA
-
sirut


Proteomiikka

Kurssin aiheet
-

genomit


genomiprojektit


genomien annotointi


funktioiden ja ortologisten geenien
analyysi/ennustus


geenien tunnistaminen ja ennustaminen

Kurssin aiheet (3)


Geenivariaatiot


mutaatiotietopankit


DNA
-
sirut


datan käsittely


klusterointi


tiedonlouhinta

Kurssin aiheet


proteomiikka


ekspressioproteomiikka


2D
-
elektroforeesi


massaspektrometria


funktionaalinen proteomiikka


poistogeeniset eliöt (”knock
-
outs”)


RNA Interference (RNAi)



tulossa


(rakenneproteomiikka)


interaktioiden proteomiikka


metaboliaverkostot

Kurssin toiminta


omat painopistealueet pitää valita itse,
ja oma aikataulu pitää suunnitella heti
kurssin alussa


kurssin isot kokonaisuudet (2.
-
5.) voi
lukea missä järjestyksessä tahansa


suositus: silmäilkää kaikki osat läpi
ennen oman ajankäytön suunnittelua

Kurssin toiminta (2)


kaikissa luvuissa on esitetty oppimistavoitteita
ja tehtäviä, mutta mitkään niistä eivät ole
pakollisia


jokaisen opiskelijan omalla vastuulla on löytää
sopivaa tekemistä, joko esitetyistä tavoitteista
ja tehtävistä tai itse valittuja, kurssiin liittyviä


kurssilla työskentely dokumentoidaan
oppimispäiväkirjassa


Oppimispäiväkirja


oppimispäiväkirjaan

on hyvä merkitä:


tiivistelmät tärkeäksi koetuista uusista asioista
ja oivalluksista


tehtävien ratkaisut ja tekemisprosessin kuvaus


artikkelit ja nettiosoitteet joihin on perehtynyt
(varsinkin ne joita ei ole kurssimateriaalissa)


pakollinen
merkittävä
: joka päivä
käytetty aika

Oppimispäiväkirjan tavoitteet


dokumentoi läsnäolon ja ajankäytön
kurssilla


kurssin loppuun saaminen
järkevässä ajassa


syventää omaa oppimista, kun luettu ja
tehty käsitellään omaksi tekstiksi




sille on varattava riittävästi aikaa,
ehkä jopa puolet kurssilla ”läsnäolosta”

Genomit ja niiden annotointi (1)


koko genomi tunnetaan monelta eliöltä


tavoite: ”systeeminlaajuinen” ymmärrys
eliön biologiasta


= ”osaluetteloiden” laatiminen, kaikki
mitä eliö tarvitsee toimiakseen

Genomit ja niiden annotointi (2)


geenien löytäminen ei ole suoraviivaista


ongelmana ennen kaikkea harvinaiset
geenituotteet, joita vastaavia mRNA
-

tai
proteiinisekvenssejä ei ole tietopankeissa


vaihtoehtoinen silmukointi otettava
huomioon (1 geeni
-
> monta mRNA:ta)

Genomit ja niiden annotointi (3)


eri tietopankkien tavoitteena oleviin ja
todellisuudessa saavutettuihin annotoinnin
tasoihin on syytä tutustua, jos aikoo
analysoida niiden tietoja


epäjohdonmukaisuuksia, puutteellisuuksia


hyvin annotoiduissa tietopankeissa on
tarjolla vain murto
-
osa olemassa olevasta
biologisesta tiedosta (kirjallisuuteen
verrattuna)

Annotointi: visio


sisältö: kaikki tietämys geenituotteen
toiminnoista


lisätään linkit rakennetietoihin




saavutetaan oivalluksia rakenteen ja
toiminnan välisistä suhteista


lisätään tieto ekspressiotavoista ja niiden
säätelystä




ymmärretään solujen erilaistumista ja muita
biologian peruskysymyksiä molekyylitasolla


Johdatus DNA
-
siruihin


valtavat datamäärät tuhansien geenien
yhtäaikaisista ekspressiotuloksista


mahdoton hahmottaa ihmissilmällä tai

-
mielellä


tarvitaan menetelmiä merkityksellisten
tulosten erottamiseksi massasta

DNA
-
sirujen bioinformatiikka


tulosten käsittely: normalisointi ym.


aineiston klusterointi


samoin käyttäytyvät geenit


samantapaiset potilasnäytteet


tiedonlouhinta:


klusterien merkityksen selvittäminen


uusi tieto, esim. yhdessä muuttuvien
geenien säätelytekijöiden tunnistus

DNA
-
sirukoe:
tulokset
ryhmiteltyinä
(klusteroituina)

Johdatus proteomiikkaan


kuten transkriptomilla, myös proteomilla
koostumus riippuu solutyypistä,
kehitysvaiheesta ja olosuhteista


nykyiset proteomianalyysit edelleen yrittävät
selvittää eri solujen tai kudosten
”perusproteomia” ja muutamien harvojen
koeolosuhteiden proteomimuutoksia


nykymenetelmät ”näkevät” vain runsaimmat
proteiinit

Proteomiikan koemenetelmät


useimmiten käytetään 2
-
ulotteisen
proteiinielektroforeesin ja
massaspektrometrian yhdistelmiä


erittäin työläitä, ei varsinaisia ”high
-
throughput”
-
menetelmiä


tehokkaammat ”protein array”

menetelmät voivat olla tulevaisuudessa
mahdollisia

2
-
ulotteinen elektroforeesi

Bioinformatiikka proteomiikassa