|
 |
 |
|
Компьютерный анализ, моделирование бактериальных молекулярно – генетических систем и дизайн искусственных генетических конструкций |
 |
 |
 |
ПОМОЩЬ
Учебный курс по АСНИ «Системная биология–01»
в формате pdf
Геномика
|
|
|
Подсистема "Геномика":
исследование полноразмерных секвенированных геномов организмов.
Структура документа (оглавление).
1. Цель и задачи подсистемы "Геномика". ........1
2. Использование методов и подходов биоинформатики в геномике организмов: структура подсистемы "Геномика" и детальное руководство по ее применению. ........3
2.1. Описание GenomeBrowser. ........3
2.1.1. Начало работы ........3
2.1.2. Основные компоненты GenomeBrowser. ........4
2.1.3. Работа с последовательностями. ........5
2.1.4. Изменение масштаба и навигация ........6
2.1.5. Работа с аннотациями ........8
2.1.6. Контекстные статистики ........11
2.2. Описание плагинов GenomeBrowser ........12
2.2.1. Подключение новых плагинов ........13
2.2.2. ORFMarker - плагин для выявления открытых рамок считывания (ОРС) в геномных последовательностях. ........13
2.2.3. OperonSet - плагин для реконструкции оперонной структуры геномов прокариотических организмов. ........15
2.2.4. ArgoViewer - плагин для поиска промоторов в бактериальных генах. ........16
2.2.5. SITECON - плагин для распознавания потенциальных сайтов связывания транскрипционных факторов. ........18
2.2.6. SiteGA плагин для распознавания сайтов связывания транскрипционных факторов. ........21
2.2.7. CONSENSUS - Плагин для поиска сайтов связывания транскрипционных факторов (TF-сайтов) в бактериальных генах. ........22
2.2.8. MATRIX - плагин для поиска сайтов связывания транскрипционных факторов (TF-сайтов) в бактериальных генах. ........25
2.2.9. ArgoMotifs - плагин для выявления консервативных мотивов в геномных последовательностях. ........27
2.2.10. TransIndex - плагин для предсказания эффективности элонгации трансляции мРНК на основе их первичной структуры ........29
2.2.11. Eagle - плагин для поиска повторов в заданной последовательности, строит профиль насыщенности повторами. ........33
3. Полезные ссылки: ........34
Подсистема "Филогения":
филогенетический и сравнительный анализ геномных последовательностей.
Структура документа (оглавление).
1. Цель и задачи подсистемы "Филогения". ........1
Филогенетический анализ генетических последовательностей ........1
2. Структура подсистемы "Филогения" и детальное руководство по ее применению ........1
2.1. Описание работы с программными компонентами подсистемы "Филогения" ........2
2.2.1. Программная компонента ALN_COMP: множественное выравнивание последовательностей. ........2
2.2.2. Программная компонента TREE_COMP: реконструкция филогенетического дерева последовательностей. ........4
2.2.3. Программная компонента ADAPT_SITE: поиск районов генов, подверженных адаптивной эволюции. ........6
2.2.4. Программная компонента ADAPT_SEQ: поиск ветвей филогенетических деревьев, на которых предположительно проходила адаптивная эволюция. ........9
2.2.5. Программная компонента CONS_COMP: оценка консервативности позиций множественного выравнивания аминокислотных последовательностей. ........11
2.2.6. Программная компонента SPECPOS: поиск позиций, определяющих специфичность функции белков. ........14
3. Полезные ссылки. ........19
|
Регуломика
|
|
|
Подсистема "Регуломика":
Распознавание и анализ регуляторных геномных последовательностей эукариот
Структура документа (оглавление)
1. Цель и задачи подсистемы "Регуломика" ........2
2. Использование методов и подходов биоинформатики в в исследовании регуляторных геномных последовательностей: структура подсистемы "Регуломика" и детальное руководство по ее применению ........2
2.1. Информационные компоненты подсистемы "Регуломика". ........3
Структурно-функциональная организация транскрипционных регуляторных районов ........3
Описание работы с TRRD ........4
Матрицы сайтов связывания транскрипционных факторов ........8
Описание работы с БД ARTSITE o ........10
Структурно-функциональная организация регуляторных последовательностей, контролирующих транскрипцию генов прокариот ........12
Описание работы с ProkaTEX ........13
2.2. Программные компоненты подсистемы "Регуломика" ........20
2.2.1. Программные компоненты, позволяющие выявлять свойства регуляторных геномных последовательностей. ........20
Построение профилей конформационных и физико-химических свойств ДНК ........20
Описание работы DNAProp ........21
Выявление повторов в геномных последовательностях ........24
Описание работы Eagle ........24
Построение нуклеосомного потенциала последовательности ДНК ........27
Описание работы Recon ........28
2.2.3. Программные компоненты для анализа структурно-функциональной организации промоторов коэкспрессирующихся генов ........30
Обнаружение иерархических комплексных сигналов, построение модели регуляторных районов ........30
Описание работы ExpertDiscovery ........32
Выявление консервативных мотивов ........41
Описание работы ARGO_Motifs ........41
2.2.4. Программные компоненты для oраспознавания регуляторных последовательностей (сайтов связывания транскрипционных факторов и промоторов) ........45
Распознавание сайтов связывания транскрипционных факторов на основе анализа консервативных конформационных и физико-химических свойств ДНК в выровненных последовательностях обучающей выборки. ........45
Описание работы SITECON ........47
Распознавания сайтов связывания транскрипционных факторов на основе анализа взаимных зависимостей частот встреч локально-позиционированных динуклеотидов в ССТФ. ........49
Описание работы SiteGA ........50
Программа CONSENSUS распознавания сайтов связывания транскрипционных факторов на основе поиска в исследуемой последовательности паттернов, сходных с паттернами в обучающих выборках ........53
Описание работы CONSENSUS ........56
Программа MATRIX распознавания сайтов связывания транскрипционных факторов (TF-сайтов) на основе весовых матриц ........59
Описание работы MATRIX ........63
Оценка количественной величины транскрипционной активности ДНК в логарифмических единицах свободной энергии Гиббса ........65
Описание работы ddG_MATRIX_INR ........68
Распознавания промоторов в геномных последовательностях методом ARGO ........70
Описание работы ArgoViewer ........71
3. Полезные ссылки. ........75
|
Транскриптомика
|
|
|
Подсистема "Компьютерная Транскриптомика":
анализ профилей экспрессии генов.
Структура документа (оглавление).
1. Цель и задачи подсистемы "Компьютерная Транскриптомика". ........1
Транскриптом - совокупность транскриптов генов. ........1
Задачи транскриптомики. ........2
2. Структура подсистемы "Компьютерная Транскриптомика" и детальное руководство по ее применению. ........3
2.1. Информационные компоненты подсистемы "Компьютерная Транскриптомика". ........4
2.1.1. Описание Базы знаний по профилям генной экспрессии (БЗ-ПГЭ). ........4
Описание работы с БЗ-ПГЭ. ........4
2.2. Программные компоненты подсистемы "Компьютерная Транскриптомика" ........9
2.2.1. Система ввода данных. ........9
2.2.1.1. Формат файлов ........9
2.2.1.2. Описание работы системы ввода данных ........11
2.2.2. Программные компоненты для предварительной математической обработки, фильтрации и статистического анализа биочиповых экспрессионных данных ........14
2.2.2.1. Описание работы сценария "Вычисление статпараметров: среднего, дисперсии, отклонения, вариации" ........15
2.2.3. Выявление дифференциально экспрессирующихся генов ........18
2.2.3.1. Описание работы сценария "Расчет критерия кратной разницы" ........19
2.2.3.2. Описание работы сценария "Расчет t-критерия Уэлша" ........22
2.2.3.3. Описание работы сценария "Выявление конститутивных профилей экспрессии генов" ........24
2.2.3.4. Описание работы сценария "Выявление индуцибельных профилей экспрессии генов" ........27
2.2.3.5. Описание работы сценария "Выявление циклических профилей экспрессии генов" ........28
2.2.4. Кластеризация и классификация профилей транскрипционной экспрессии генов ........30
2.2.4.1. Описание работы сценария "Иерархическая кластеризация профилей экспрессии генов" ........33
2.2.4.2. Описание работы сценария "Анализ профилей экспрессии генов методом главных компонент (PCA)" ........35
2.2.4.3. Описание работы сценария "Анализ профилей экспрессии генов с помощью самоорганизующихся карт признаков (SOM)" ........37
2.2.5. Выявление генов с коррелирующей экспрессией ........40
2.2.5.1. Описание работы сценария "Поиск генов-представителей SOM-кластеров" ........41
2.2.5.2. Описание работы сценария "Вычисление матрицы межгенных корреляций" ........43
3. Полезные ссылки. ........44
|
Протеомика
|
|
|
Подсистема "Компьютерная протеомика":
Структура документа (оглавление)
1 Цель и задачи подсистемы "Протеомика" ........2
2 Структура подсистемы "Протеомика" и детальное руководство по ее применению ........2
2.1 Программные компоненты подсистемы "Протеомика" ........3
2.1.1 Программная компонента BLAST: поиск гомологов в базах аннотированных последовательностей белков ........3
2.1.2 Программная компонента PrositeScan: поиск мотивов и паттернов в первичных структурах белков ........6
2.1.3 Программная компоента PDBSiteScan: распознавание функциональных сайтов в пространственных структурах белков. ........9
2.1.4 Програмные компоненты Subloc и SubPrediction : предсказание внутриклеточной локализации белков прокариот и эукариот. ........13
2.1.5 Программная компонента PDBSiteDocking: реконструкция пространственных структур комплексов "белок-ион металла", "белок-низкомолекулярные лиганды", "белок-белок", "белок-ДНК/РНК" ........17
2.1.6 Программная компонента Bepitope: предсказание В-клеточных эпитопов в аминокислотной последовательности ........19
2.1.7 Программная компонента Cleavage: предсказание сайтов протеасомного протеолиза в аминокислотной последовательности ........22
2.1.8 Программная компонента WebProAnalyst: предсказание мутаций, направленно меняющих биологические активности и свойства белков на основе анализа взаимосвязи между активностями белков и физико-химическими характеристиками аминокислот сайтов в выравнивании белковых последовательностей ........24
3 Список литературы ........27
|
Моделирование клетки
|
|
|
Подсистема "Моделирование клетки":
создание компьютерных моделей функционирования бактериальных клеток, решение задач бактериальной метаболической инженерии и компьютерной поддержки экспериментального дизайна искусственных бактериальных молекулярно - генетических конструкций с заданными свойствами.
Структура документа (оглавление).
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ПОДСИСТЕМЫ "МОДЕЛИРОВАНИЕ КЛЕТКИ". ........3
2. ОПИСАНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЫ "МОДЕЛИРОВАНИЕ КЛЕТКИ" И ДЕТАЛЬНОЕ РУКОВОДСТВО ПО ЕЕ ПРИМЕНЕНИЮ ........4
2.1. Программные компоненты компьютерного комплекса "Моделирование клетки" ........6
2.1.1. Программная компонента MGSmodeller ........6
2.1.1.1. Структура и функциональные возможности программной компоненты MGSmodeller. ........6
2.1.1.2. Конструирование/редактирование и расчет математических моделей молекулярно-генетических систем ........6
Запуск MGSmodeller ........6
Загрузка и просмотр существующего проекта ........8
Обновление и сохранение существующего проекта ........9
Редактирование файлов проекта ........9
Сборка скрипта ........10
Расчет прямой задачи для собранного скрипта ........10
Создание нового проекта ........13
Работа с проектами вне текущего рабочего пространства (импортирование проекта) ........14
Создание нового скрипта ........15
Импортирование скрипта в текущий проект ........16
Создание новых mod и map-файлов в текущем проекте ........17
Импортирование map-, mod-файлов в текущий проект ........18
2.1.1.3. Постановка и расчет параметрической обратной задачи (ПОЗ) ........19
Постановка обратной задачи ........19
Настройка алгоритма расчета обратной задачи ........22
Расчет обратной задачи ........24
Постановка и решение задачи оптимального управления ........26
Постановка задачи управления с помощью мастера ........26
Запуск на счет задачи управления ........35
Расчет прямой задачи с управляющими воздействиями ........37
2.1.2. Программная компонента "METABOL" ........38
2.1.2.1. Структура и функциональные возможности программного компонента "METABOL". ........38
2.2.2.2. Создание компьютерных моделей систем метаболических реакций у бактерий в программной компоненте "METABOL". ........38
Запуск METABOL ........39
Создание новой модели ........39
Загрузка существующей модели ........40
Сборка модели и расчёт прямой задачи ........40
2.1.3. Программная компонента "SETIES". ........42
2.1.3.1. Структура и функциональные возможности программного компонента "SETIES" ........42
2.1.3.1. Создание компьютерных моделей молекулярно-генетических систем в программной компоненте SETIES. ........43
Запуск SETIES ........44
Регистрация базы данных ........44
Создание информационной модели генной сети ........45
Загрузка демо-примеров ........46
Выборка записи из базы данных ........46
Сборка информационной модели по make-файлу ........47
Вызов "Конструктора генных сетей" ........48
Сохранение информационной модели генной сети в журнале экспериментов ........54
Корректирование входов задачи ........55
Построение таблицы истинности (ТИ) по заданной в текстовом редакторе дизъюнктивной нормальной форме (ДНФ): ........56
Построение ДНФ по значениям функции в ТИ ........56
Расчет динамики в математических моделях ........56
2.1.4. Программная компонента "STEP+" ........58
2.1.4.1. Структура и функциональные возможности программного компонента "STEP+" ........58
2.1.4.1.1. Создание компьютерных моделей в программном компоненте "STEP+" ........58
Запуск STEP+ ........58
Создание новой модели ........58
Работа с готовой моделью ........59
Решение задачи Коши ........61
Исследование стационарного состояния ........69
2.1.5. Программная компонента "HGNet" ........73
2.1.5.1. Структура и функциональные возможности программного компонента "HGNet" ........73
2.1.5.1.1. Исследование компьютерных моделей в программном компоненте "HGNet" ........73
Запуск HGNet ........73
Выбор раздела ........74
Выбор директории задачи ........75
Задание исходных данных ........75
Запуск на расчет ........76
Опции графики и варьирование параметров ........77
Анализ результатов ........78
2.2. Информационные ресурсы для подсистемы "МОДЕЛИРОВАНИЕ КЛЕТКИ" ........79
2.2.1. База данных GeneNet для прокариот ........79
Организация базы данных GeneNet ........80
Запросы к базе данных ........81
Словари ........81
Источники номенклатурных имен объектов базы данных GeneNet ........82
Ссылки на внешние ресурсы ........82
Информационное содержание прокариотической базы данных GeneNet ........82
2.2.2. База количественных данных и кинетических характеристик (БД Kinet) ........83
Описание работы с базой данных Kinet ........83
2.2.3. База данных BiotechPro. Решение задач бактериальной метаболической инженерии. ........87
Описание работы с BiotechPro ........88
Поиск по таблице BiotechProduct ........89
Примеры типовых запросов для таблицы BiotechProduct: ........92
Поиск по таблице BiotechStrain ........93
Примеры типовых запросов для таблицы BiotechStrain: ........95
2.2.4. Базы данных GenSensor и ConSensor для дизайна геносенсорных конструкций ........95
База данных GenSensor. ........96
База данных ConSensor. ........98
3. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........100
|
|
|
|
|
 |
|
|
 |
|
|
