Comparative Genomics

Master 2019/2020

Type: Compulsory course (Data Analysis in Biology and Medicine)

Area of studies: Applied Mathematics and Informatics

Delivered by: Department of Complex System Modelling Technologies

Where: Faculty of Computer Science

When: 1 year, 4 module

Mode of studies: offline

Instructors: Опарина Нина Юрьевна

Master’s programme: Data Analysis for Biology and Medicine

Language: English

ECTS credits: 4

Contact hours: 48

Full Syllabus

Abstract

В курсе даются основы сравнительного-геномного анализа и эволюции геномов. Будут рассмотрены основные понятия молекулярной эволюции применительно к геномам (ортологи и паралоги, горизонтальный перенос, филетические паттерны, перестройки геномов). Курс включает как алгоритмические проблемы, возникающие при анализе эволюции геномов, так и биологические подходы и практические задачи, возникающие при аннотации геномов.

Learning Objectives

Формирование у студентов представления о эволюции геномов, связи ее с эволюционной историей отдельных генов, а также практических навыков аннотации геномов с использованием сравнительно-геномных методов.

Expected Learning Outcomes

Знать фундаментальные понятия, законы, модели эволюции геномов
Уметь проводить автоматическую аннотацию геномов
Иметь навыки оценки качества аннотации;
Знать современные проблемы в области эволюции геномов; постановки задач, в том числе, нерешенных
Уметь использовать адекватные современные программные средства анализа геномов;
Иметь навыки построения филогенетических деревьев;
Знать основные алгоритмы и программы анализа эволюции геномов;
Уметь проводить функциональную аннотацию и анализ регуляции бактериальных генов с использованием сравнительно-геномных методов
Иметь навыки поиска гомологов;
Иметь навыки реконструкции хромосомных перестроек.

Course Contents

Функциональная аннотация
Гомология. Ортологи и паралоги. Ин- и аутпаралоги. Горизонтальные перенос и ксе-нологи.  Функциональная аннотация. Аннотация по сходству, возможные проблемы и типич-ные ошибки.  Сравнительно-геномные методы функциональной аннотации. Филетические паттерны, ко-локализация, доменные перестройки.  Метаболическая реконструкция.  Реконструкция регуляторных взаимодействий.
Эволюция геномов.
 Пан-геномы и кор-геномы.  Геномные перестройки у прокариот и эукариот.  Полногеномные дупликации.  Геномные перестройки при раке.  Гомологичная рекомбинация у прокариот.  Негомологичная рекомбинация и горизонтальный перенос.  Деревья генов и деревья геномов.
Системная биология.
 Регуляторные сети.  Сети белок-белковых взаимодействий.  Комбинированные сети.  Характеристики генов.

Assessment Elements

Домашнее задание № 1
Отчет, готовится в течение двух-трех недель
Домашнее задание № 2
Создание записи в системе RegPredict, готовится в течение двух-трех недель
Домашнее задание № 3
Создание или редактирование статьи в Википедии, готовится в течение двух-трех недель
Экзамен
Оценка за дисциплину выставляется в соответствии с формулой оценивания от всех пройденных элементов контроля. Экзамен не проводится.

Interim Assessment

Interim assessment (4 module)
Итоговая оценка по дисциплине выставляется по десятибалльной шкале. При согласии студента она равна накопленной оценке, на экзамене она может быть повышена (не более, чем на три десятичных балла).

Bibliography

Recommended Core Bibliography

Baxevanis, A. D., & Ouellette, B. F. F. (2001). Bioinformatics : A Practical Guide to the Analysis of Genes and Proteins (Vol. 2nd ed). New York: Wiley-Interscience. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=82014
Mushegian, A. R. (2007). Foundations of Comparative Genomics. Amsterdam: Academic Press. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=199143
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

Recommended Additional Bibliography

Galperin, M. Y., & Koonin, E. V. (2000). Who’s your neighbor? New computational approaches for functional genomics. Nature Biotechnology, 18(6), 609. https://doi.org/10.1038/76443
Orengo, C., Jones, D., & Thornton, J. M. (2003). Bioinformatics : Genes, Proteins and Computers. Oxford: Taylor & Francis. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=102529

Course Syllabus