Лекции

Секция: Геномика и эволюционная биология

Данная секция посвящена актуальным проблемам системной биологии, связанным с современными технологиями высокопроизводительного секвенирования ДНК — секвенирования следующего поколения  (next generation sequencing, или NGS). Бурный рост объемов данных секвенирования следующего поколения требует разработки новых методов анализа, процессинга и препроцессинга прочтений ДНК с использованием математических и статистических методов. Широкий круг применений анализа данных секвенирования в исследовании регуляции экспрессии генов, медицинской геномике, биотехнологических приложениях требует согласования форматов, соблюдения общих стандартов представления информации, с использованием «сырых» данных секвенирования и разработкой общих конвейеров их компьютерной обработки и модельной интерпретации, в том числе существующих и получающих большее распространение платформ секвенирования Roche 454, Illumina, SOLiD, Ion Torrent. Будут рассмотрены вопросы развития высокопроизводительных методов секвенирования нового поколения, обеспечивающих исследователей значительными массивами ценнейших данных нового типа, таких, как глобальное профилирование модификаций хроматина, полногеномные профили ДНК-белковых взаимодействий (ChIP-seq), полное профилирование транскриптома, полногеномное картирование однонуклеотидных полиморфизмов (ОНП, или SNP). Полученный в последние годы объем экспериментальных данных геномики (RNA-seq, ChIP-seq, ChIP-exo, ChIA-PET, Hi-C) требует развития собственных программных средств анализа таких данных, в том числе с учетом развития технологий анализа транскриптомных данных на уровне одной клетки (single cell analysis). Фундаментальный анализ таких полногеномных данных предполагает рассмотрение проблем геномики с точки зрения фундаментальных процессов – нуклеосомной организации ДНК, трехмерной организации хромосом и хромосомных контактов в ядре клетки. Вопросы получения, эффективной обработки и интеграции данных являются ключевыми для решения задач регуломики, которым будут посвящены доклады на этой сессии. Практические занятия будут включать тестирование программ анализа данных экспрессии генов, фильтрации данных RNA-seq, обработки данных профилей ChIP-seq, анализа нуклеотидных контекстов прочтений ДНК.

Секция: Структурная биология и молекулярная динамика

Структурная биоинформатика — это раздел, который изучает структуры биологических молекул и соединений, таких как структуры белков, структуры РНК, даже структуры ДНК, причем не одной молекулы, а того, как она уложена в ядре. Существует два основных подхода – молекулярная динамика, в которой моделируется движение молекул под действием физических полей, которая получила толчок к развитию при развитии суперкомпьютеров. Второй подход – статистический, содержащий множество методов, позволяющих на основе сравнивания последовательностей аминокислот или нуклеотидов с представленными в базах данных, предсказывать структуру исследуемой молекулы. Кроме предсказания структуры одной молекулы в рамках данной секции будут рассмотрены задачи изучения механизмов распознавания белками малых молекул, предсказание вычислительными методами взаимодействия транскрипционных факторов — белков, управляющих экспрессией генов — с ДНК и др.

Секция: Анализ молекулярно-генетических систем

Центральным объектом СКБ (системная компьютерная биология) являются генные сети – ансамбли координировано функционирующих генов, РНК, белков и метаболитов, работающих на уровне клеток, тканей, органов, организмов и обеспечивающих на основе информации, закодированной в геномах, формирование фенотипических признаков (молекулярных, биохимических, клеточных, морфологических, физиологических, поведенческих и др.), характерных для организмов различных видов, находящихся в специфической для них среде обитания. Изучение регуляции экспрессии генов и реконструкции генных сетей является ключевым как для понимания механизмов функционирования живых организмов, так и выявления закономерностей развития клеток и органов. Исследование молекулярно-генетических механизмов повреждающего влияния генетической изменчивости на генные сети, функционирующие на уровне клеток, тканей, органов и организма человека одна из центральных задач фундаментальной биологии и биомедицины. Компьютерное исследование функционального ответа генных сетей, в частности иммунного ответа, на факторы внешней среды особенно актуально как медицинское применение разрабатываемых методов компьютерной геномики. Кроме приложений в медицине важнейшее значение имеют применения системно-биологических подходов в биотехнологии, генетике растений, биоинженерии модельных организмов-продуцентов, таких как дрожжи, грибы, водоросли (цианобактерии). Практические занятия будут включать компьютерные занятия по моделированию генных сетей, обучение использованию методов и программ анализа генных сетей.