СЕКЦИЯ: Молекулярно-генетические системы
Основными объектами анализа в системной компьютерной биологии являются молекулярно-генетические системы (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. 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. Лекции и практические занятия будут включать теорию методов моделирования генных сетей, а также другим методам анализа функционирования молекулярно-генетических систем.
СЕКЦИЯ: Структурная биология, биоинформатика и молекулярная динамика
Структурная биоинформатика – современное и актуальное направление системной биологии, изучающая 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. На секции будут рассмотрены два основных подхода структурной биоинформатики – молекулярная динамика, в которой моделируется движение молекул под действием физических полей, которая получила толчок к развитию при развитии суперкомпьютеров и статистический подход, 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: Геномика и транскриптомика
Данная секция посвящена актуальным проблемам системной биологии, связанным с современными технологиями высокопроизводительного секвенирования ДНК — next generation sequencing, или NGS. На данный момент разработаны сотни 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. На секции лектора рассмотрят 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). 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: Эволюционная биология
Системная биология и биоинформатика посвящены основному вопросу: как геномная последовательность, ее закодированные РНК и последовательности белков приводят к клеточному или организменному фенотипу. Вместе с этим, в сравнительной перспективе ставится вопрос, как изменения в этих последовательностях приводят к изменениям в клеточных и организменных фенотипах? Для того, чтобы механистически ответить на этот вопрос, необходимо интегрировать фундаментальные процессы в популяционной генетике, эволюционной биологии, биохимии, и физической химии. Современный синтез в эволюционной биоинформатике направлен на такой уровень механистического понимания, который обобщает несколько слоёв биологической организации. Основной упор в обсуждении на секции будет сделан на выводах о функции генома с помощью подходов из различных областей.
СЕКЦИЯ: Генетика, геномика, биоинформатика и биотехнология растений
Секция посвящена геномным и посгеномным подходам анализа структурно- функциональной организации генома и интеграции полученных знаний в системную биологии растений. В рамках секции также предполагается обсудить вопросы по разработке и использованию генетических моделей для решения задач системной биологии. Особый акцент будет сделан на методах биоинформатического анализа и сборки de novo секвенированных геномов растений. В последние годы существенно расширился круг растительных объектов, для которых получены данные полногеномного секвенирования. Встает вопрос, как успешно интегрировать эти данные в системную биологию для того, чтобы вплотную подойти к пониманию закономерностей организации и функционирования генома растений, реализуемого в процессе развития и взаимодействия организма с окружающей средой. В рамках работы секции предлагается рассмотреть использование методов системной биологии для решения поставленного вопроса у растительных организмов, различающихся по размеру и плоидности геномов.
СЕКЦИЯ: Биомедицина
Генетика человека стала фокусом приложения всех достижений генетики и прочих «омных» технологий. Актуальные направления в прикладных аспектах: трансляционная медицина, персонализированная медицина, этногеномика.
Достижения в области генетики человека стали основой геномной медицины. Трансляционная медицина, образно определяемая как «от нуклеиновых кислот к постели больного», лишь начало движения в отношении широко распространенных заболеваний многофакторной природы, но наибольшие успехи получены для менделевских болезней. Однако это всего 1 % от всех болезней человека.
Идейная сторона персонализированной медицины хорошо известна 2 тыс. лет, и геномные технологии немного добавили для её эффективности. Остается открытым вопрос – когда медицинская помощь должна быть индивидуализированной, а когда универсальной.
В последнее 10-летие лидирующим направлением в области генетики человека и медицинской генетики становится эпигенетика, а также исследование структурной вариабельности генома соматических клеток не только при канцерогенезе, что традиционно, но и других болезнях многофакторной природы.
