|
|
Advanced Methods for Genome Annotation and Functional Description of Non-Model Organisms in Biotechnology Research
Musilová, Jana ; Friedel, Caroline (oponent) ; Šafránek,, David (oponent) ; Sedlář, Karel (vedoucí práce)
Comprehensive knowledge of the genome and phenotype of biotechnologically usable bacteria is crucial for their exploitation. However, approaches to a complex understanding of these organisms are widely lacking. The dissertation, therefore, aims to propose novel computational methods for describing the genomic and functional characteristics targeted at non-model bacteria. The initial part of the thesis is focused on the genome annotation methods. Developing a novel pipeline for whole-genome hybrid assembly is included, as well as its application to various bacteria and consequent identification of their genomic regions of interest. Subsequently, functional description methods focused on approaches for studying gene regulation are covered. In detail, the state-of-the-art approaches are reviewed, and the development and testing of a package for gene regulatory network and Boolean network inference are presented.
|
|
|
Study on metabolism of thermophillic bacterium Caldimonas thermodepolymerans
Krempaská, Vladimíra ; Sedlář, Karel (oponent) ; Buchtíková, Iva (vedoucí práce)
Microbial polyesters such as polyhydroxyalkanoates (PHAs) can serve as intracellular carbon and energy reserves for cells. One of the main advantages of PHAs is their biodegradability and biocompatibility, making them a potential partial replacement for traditional petrochemical plastics. However, their biotechnological production remains costly, and alternative methods are being sought to reduce process costs. The use of extremophilic microorganisms, like the thermophilic bacterium Caldimonas thermodepolymerans, is a promising possibility. This bacterium can process carbohydrates, which are abundant in lignocellulosic waste. In this study, the metabolism of three lignocellulosic carbohydrates (xylose, glucose, and cellobiose) and their combinations were investigated for the DSM 15344 from the DSMZ-German Collection. The biomass PHA content was determined through CG-FID after cultivations on individual carbohydrate substrates. Finally, changes in carbohydrate substrates during cultivation were evaluated by RT-qPCR, focusing on selected xylF and gtsA genes. A preference for xylose and cellobiose as a substrate was observed in the studied DSM 15344 from the DSMZ-German Collection.
|
|
|
Bipartitní grafy pro analýzu mikrobiomů
Šafárová, Marcela ; Provazník, Ivo (oponent) ; Sedlář, Karel (vedoucí práce)
Mikroorganismy se vyskytují ve velkém množství prakticky všude kolem nás. Některé přežívají dokonce i v našem těle a jsou nutné pro správné fungování organismu. Studium mikrobiálních společenstev na základě souboru jejich genetické informace se stalo velmi populární s rozvojem nových technologií umožňujících snadné čtení DNA či RNA. Klíčovou úlohou těchto studií je obvykle charakterizovat významné mikrobiální vzory prostředí. V současné době využívané vizualizační nástroje však mají pro takové analýzy mnoho nedostatků. Předmětem této práce je návrh R/Bioconductor balíčku pro tvorbu bipartitních grafů z mikrobiálních dat, které mají pro analýzu mikrobiomů mnoho výhod. Benefity této vizualizační metody jsou dále předvedeny na analýze hlavních parametrů ovlivňujících počítačové zpracování mikrobiálních dat.
|
|
|
Functional annotation of non-model bacteria based on sequential homology
Polakovičová, Petra ; Musilová, Jana (oponent) ; Sedlář, Karel (vedoucí práce)
The genome sequence is an essential informational resource in the field of biology and it is, therefore, a constant subject of scientific research. Bioinformatics offers computational methods for genome’s automatic analysis and processing. The bachelor thesis is dedicated to the bacterial genome, its organization, and fundamental characteristics, and subsequently description of its annotation. It mainly focuses on functional annotation (description of the biological function of predicted genes) using assignment to clusters of orthologous genes (COG) based on sequential homology. It describes the most commonly used tools and databases that use this type of annotation and then compares some of them by annotating seven bacterial genomes. Its main task is to propose a new method that improves COG annotation and makes it easy to visualize.
|
|
|
Přímé sestavování genomových signálů ze sekvenace nanopórem
Karmazinová, Inna ; Maděránková, Denisa (oponent) ; Sedlář, Karel (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá hledáním překryvů mezi signály ze sekvenace nanopórem z přístroje MinION verze R9. Teoretická část se věnuje metodám sestavování genomu – hladovým algoritmům, dále grafovým overlap-layout-consensus (OLC) a de Bruijnovým grafům. Novým přístupem je sekvenování nanopórem a sestavování genomu z těchto dat. Oxford Nanopore Technologies představili přístroj MinION, který zjednodušuje sekvenování s využitím změny proudu při průchodu DNA nanopórem. Chybovost přístroje je stále vysoká, problém nastává při překladu signálu do nukleotidů. S využitím rozdílového signálu, případně i dynamického borcení časové osy, je možné nalézt překryvy mezi jednotlivými signály. Sestavování genomu s využitím původního signálu z MinION, by mohlo zlepšit přesnost metody.
|
|
|
Celogenomové zarovnání pomocí suffixových stromů
Klouba, Lukáš ; Sedlář, Karel (oponent) ; Maděránková, Denisa (vedoucí práce)
Cílem této práce je vytvořit algoritmus, který pomocí sufixových konstrukcí umožní zarovnání genomu dvou organismů, a implementovat jej do programového prostředí jazyka R. Práce se věnuje popisu konstrukce sufixových struktur a metodami celogenomového zarovnání. Výsledkem práce je funkční algoritmus pro celogenomové zarovnání pomocí sufixových struktur implementovaný v programovém prostředí R a jeho srovnání s podobnými programy pro celogenomové zarovnání.
|
|
|
Vliv sekvenátorů druhé a třetí generace na cgMLST analýzu blízce příbuzných bakteriálních kmenů.
Slavíček, David ; Sedlář, Karel (oponent) ; Nykrýnová, Markéta (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá vlivem sekvenátorů druhé a třetí generace na cgMLST analýzu bakteriálního genomu. V teoretické části byly popsány některé sekvenátory druhéa třetí generace a principy sestavování genomu. V praktické části pak byly použity nasekvenované genomy bakterií z FN Brno. Jedná se o genomy šesti bakterií Klebsiella pneumoniae, které byly nasekvenovány na dvou různých sekvenátorech, Illumina Miseqa Oxford Nanopore Technologies Minion. Tyto genomy byly sestaveny. Pro cgMLST analýzu byly vybrány vhodné geny a vyřazeny genomy, které se nepodařilo sestavit vdostatečné kvalitě. Následně byla cgMLST analýza provedena a výsledky graficky zobrazeny.
|
|
|
Metody vyhledávání tandemových repetic v DNA sekvencích
Havlík, Kryštof ; Sedlář, Karel (oponent) ; Maděránková, Denisa (vedoucí práce)
V této práci je objasněna základní problematika repetitivní DNA a jsou zde zhodnoceny vyhledávače tandemových repetic bezplatně dostupné široké veřejnosti. V praktické části práce je popsán algoritmus sloužící k vyhledávání tandemových repetic založený na převodu sekvence DNA do číselného formátu. Následuje zpracování vzniklého signálu pomocí krátkodobé Fourierovy transformace, vytvoření spektrogramu, jehož analýza slouží k nalezení pozice a obsahu repetitivních oblastí. Výsledkem práce je porovnání výstupů vybraných volně dostupných programů s vytvořeným programem a zhodnocení výhod a nevýhod.
|
|
|
Konzervace pozice genů v bakteriálních genomech
Martinková, Tereza ; Sedlář, Karel (oponent) ; Maděránková, Denisa (vedoucí práce)
Teoretická část práce se zabývá základními pojmy jako bakteriální genom, komparativní genomika a synteny bloky. Je zde vysvětleno, co synteny je a v čem spočívá její důležitost. Dále je v teoretické části zmíněn GenBank formát, jeho obsah a využití. Praktická část je zaměřena na vyhledávání podobností v sekvencích DNA referenční bakterie s vybranou bakterií, jejich setřídění pomocí hladového algoritmu a zobrazení podobnosti fylogenetickým stromem.
|
|
|
Processing of Unique Molecular Identifiers without Mapping to a Reference Genome
Barilíková, Lujza ; Demko, Martin (oponent) ; Sedlář, Karel (vedoucí práce)
The main purpose of this thesis is to design a new algorithm for processing unique molecular identifiers (UMIs) without mapping to a reference genome. These random oligonucleotide sequences are attracting an increasing interest due to its ability to facilitate PCR error and bias recognition. Since there has been a rapid rise in the use of next-generation sequencing (NGS) technologies, great effort has been put into the development of tools for data analysis. At present, tools to solve these errors are usually relative time-consuming and complex due to computationally demanding alignment. The most important limitation of these tools lies in the fact that multi-mapping reads are allowed when processing duplicates. These reads are usually ignored and may lead to a reduction of quantitative accuracy and cause misleading interpretation of sequencing results. In order to solve this problem, a new approach is introduced in this thesis, which allows estimating the absolute number of unique molecules with relatively fast and reliable performance.
|
host ::
RSS.