Факультет биоинженерии и биоинформатики МГУ, IV курс. (набор 2002 г.)
Осенний семестр 2005 г.

Лекции: понедельник 15.35-17.05
Занятия: понедельник 10.55-12.25 (группа 2), 12.45-14.15 (группа 1)

Задания по курсу (максимум 100 баллов):
• Практикум (аннотация последовательности ДНК длиной ~35Kb): 40 (минимум для зачета 25)
• Обзор или реферат статьи: 40 (минимум для зачета 15)
• Мелкие текущие задания, упражнения на занятиях и т.д: 20

Последовательности для аннотации
Список тем и литература для обзоров; критерии оценки
Список отдельных статей для рефератов; критерии оценки

План курса
Введение
Гомология, деревья, эволюция (обновлено 13.XII)
    • Молекулярные часы
    • Матрицы аминокислотных замен
      - теоретические
      - эмпирические (PAM, BLOSUM)
    • Деревья - теория
      - метрика, аддитивная метрика, ультраметрика
      - когда метрика определяет дерево?
    • Построение филогенетических деревьев
      - кластерные деревья
      - наибольшая экономия
      - наибольшее правдоподобие
    • Оценка качества деревьев, бутстреп
    • Ортологи и паралоги
      - BETs
      - COGs
    • От генов к геномам
SNPs (точечные нуклеотидные полиморфизмы) , Литература , URLs
    • Определение понятия SNP (single nucleotide polymorphism). Типы полиморфизма в геноме. Некоторые свойства SNPs.
    • Почему SNP важны? Существование различных фенотипов, фармакогеномика, генетические маркеры, эволюция популяций.
    • Статистика числа SNPs по базе данных dbSNP, оценки плотности в геноме человека. Классификация SNP по положению в геноме. Синонимичные и несинонимичные SNPs.
    • «Жизненный цикл» SNP. Причины существования полиморфизма в популяции.
    • Разница между понятиями SNP и мутация. SNPs и сложные заболевания. Поиск вариантов, ассоциированных с заболеваниями. Необходимость предварительного анализа in silico.
    • Предсказание эффекта несинонимических SNPs. Параметры, которые можно использовать в предсказательных методах. Существующие подходы.
    • PolyPhen: метод вычислительного анализа несинонимичных SNPs человека. Используемые параметры, предсказательные правила. Контрольные наборы данных. Анализ массива известных nsSNPs. Примеры.
Сравнительный анализ последовательностей ДНК
    • Идентификация генов
      - прокариоты – идентификация генов в отсутствие обучающей выборки
      - эукариоты – сплайсированное выравнивание
    • Сигналы регуляции транскрипции
      - филогенетические футпринтинг
      - phylogenetic shadowing
      - consistency check – регулоги
    • Поиск микроРНК и их мишеней
Функциональная аннотация генов и белков (обновлено 13.XII)
    • Цели аннотации
    • Функции белков. Онтологии
    • BLAST. Сходство и гомология
    • Типичные ошибки
      - слишком детальные предсказания
      - ошибки в базах данных
      - участки с нестандартными частотами аминокислот
      - домены
    • Паттерны
      - PROSITE
      - PSI-BLAST
    • Функциональная аннотация в отсутствие гомологов
      - сигнальные пептиды
      - трансмембранные сегменты
      - coiled coils
      - локализация
      - вторичная и пространственная структура
      - сравнительно-геномные и негеномные данные
Сравнительная геномика
    • позиционные кластеры
    • слияние генов
    • филогенетические профили
    • STRING
    • общие схемы анализа
      - ферменты
      - транспортеры
    • примеры
Негеномные ("постгеномные") данные (обновлено 13.XII)
    • «транскриптомика» олигонуклеотидные чипы (expression arrays)
     - технические проблемы
      - типичные задачи
           - классификация объектов, диагностика (распознавание с обучением)
           - идентификация дифференциально экспрессирующихся генов
           - кластеры ко-регулирующихся генов
      - статистическая значимость при множественном тестировании
      - базы данных и интернет-серверы
    • протеомика
      - двумерный форез
      - масс-спектрометрия
      - белок-белковые взаимодействия, дрожжевые двугибридные системы
    • белок-ДНКовые взаимодействия. ChIP-chip
    • фенотипы
    • случаи из жизни
Системная биология – сети
    • виды сетей
    • свойства сетей
    • примеры
    • мотивы в сетях и их биологическая интерпретация
    • эволюция сетей
Системная биология – модели (обновлено 13.XII)
    • потоковые модели
      - сведение к задаче линейного программирования
      - что получается
    • кинетические модели
      - проблемы и правила гигиены
    • модели регуляторных сетей
Эволюция геномов
    • статус гена в геноме
    • согласование деревьев
    • горизонтальные переносы
    • геномные перестановки
    • полногеномные дупликации
    • геномы, виды, таксоны

Календарь
• Лекция 5.IX. Введение. Гомология, деревья, эволюция (начало)
• Занятие 12.IX. Раздача фрагментов для анализа и начало работы. Предварительное утверждение тем обзоров и рефератов и дат докладов
• Лекция 12.IX. Гомология, деревья, эволюция (продолжение).
• Занятие 19.IX. Окончательное утверждение тем обзоров и рефератов и дат докладов
• Лекция 19.IX. Гомология, деревья, эволюция (окончание).
• Занятие 26.IX. Artemis
• Лекция 26.IX – В.Е. Раменский. SNPs : точечные нуклеотидные полиморфизмы. (начало)
• Занятие 3.X.
• Лекция 3.X. Сравнительный анализ последовательностей ДНК (начало)
• Занятие 10.X.
• Лекция 10.X. В.Е. Раменский. SNPs : точечные нуклеотидные полиморфизмы (окончание)
• Занятие 17.X. Базы митохондриальных генов (О. Авдеева, М. Прокофьева). Терминаторы (Д. Нилов).
• Лекция 17.X. Сравнительный анализ последовательностей ДНК (окончание). Функциональная аннотация генов и белков (начало)
• Занятие 24.X. Сигналы регуляции альтернативного сплайсинга (З. Адьянова)
• Лекция 24.X. Функциональная аннотация генов и белков (окончание). Сравнительная геномика (начало)
• Занятие 31.X. Вторая пара: микроРНК (позвоночные – А. Никулова, растения - Д. Суплатов). Третья пара: Филогенетический футпринтинг (позвоночные – Н. Захарова, беспозвоночные – И. Оловников)
• Лекция 31.X. Сравнительная геномика (продолжение)
• Занятие 7.XI. Вторая пара: микроРНК (дрозофила – Д. Щербинин, нематода - Р. Фомичев). Сигналы регуляции альтернативного сплайсинга (К.Черноризов). Метагеномы (И. Перцовская). Третья пара: Филогенетический футпринтинг (дрожжи – Р. Решетников, прокариоты – Е. Галимов и П.Страшнов)
• Лекция 7.XI. Сравнительная геномика (окончание). Негеномные данные (начало)
• Занятие 14.XI. Вторая пара: Эволюция сплайсинга (Л. Сычева, С. Федосеева). Третья пара: Функциональность неконсервативного альтернативного сплайсинга (П. Вихрева). РНКовые гены бактерий (Д. Пилипенко).
• Лекция 14.XI. Негеномные данные (продолжение).
• Занятие 21.XI. Селеноцистеин (А. Рязанова, Е. Неведомская). Эволюция сплайсинга - окончание (Л. Сычева, С. Федосеева). Слияние генов (А. Галимов). Предсказание оперонов (К. Фоминых).
• Лекция 21.XI. Негеномные данные (окончание).
• Занятие 28.XI. Окончательное обсуждение аннотаций.
• Лекция 28.XI. Системная биология – сети (начало).
• 1.XII. Сдача аннотаций
• Занятие 5.XII. Базы данных данных ортологов (Н. Поляков).
• Лекция 5.XII. Системная биология – сети (окончание). Системная биология – модели.
• 9.XII. Сдача обзоров (для тех, кто не делает доклада).
• Занятие 12.XI. Зачет.
• Лекция 12.XI. Эволюция геномов.
• Занятие 19.XII. Зачет.

Пока без даты:
• База данных метаболических путей (Д.Иванова, А. Литвинова) - текст.
• Экзоны и домены (Ю.Кузьмина).
• Предсказание альтернативных экзонов (С. Кочмак) - текст.

Пока без темы:
• В. Каргин
• А. Крайнов

Предварительные результаты (обновлено 29.XII)
Вопросы для экзамена

Пояснение:
Предварительная оценка (зачет ставится, если она 3 или более, это же оценка за вопрос по сравнительной геномике на экзамене):
1:   нет ни обзора, ни аннотации;
2:   нет обзора или аннотации;
3:   rating  < 60;
4:   rating  61 - 70;
5:   rating  > 70.

Как можно улучшить:
1)   сдать текст обзора;
2)   сдать аннотацию;
3)   отвечать на зачете;
4)   в ходе экзамена