|
|
Predikce vlivu aminokyselinových mutací na sekundární strukturu proteinů
Kadlec, Miroslav ; Vogel, Ivan (oponent) ; Bendl, Jaroslav (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá aminokyselinovými mutacemi a jejich vlivem na sekundární strukturu proteinů. Hlavním cílem je dokázat hypotézu, že ačkoliv během evoluce dochází poměrně často ke změnám v primární struktuře bílkovin, sekundární struktura je vůči nim do jisté míry odolná. Elementy sekundární struktury pak zůstávájí téměř nezměněny i po provedení relativně velkého počtu mutací. Tato hypotéza byla ověřována prostřednictvím vy tvořeného simulátoru evoluce, který pracuje s libovolnou substituční maticí a integruje dva existující predikční nástroje: PSIPRED pro předpovídání sekundární struktury a PhD-SNP pro předpovídání škodlivosti konkrétních aminokyselinových mutací. Výsledky simulačních experimentů jsou graficky znázorněny a je diskutován jejich význam v souvislosti s výše zmíněnou hypotézu.
|
|
|
Vizualizace sekundárních struktur DNA v prostředí R/Bioconductor
Jaroš, Marta ; Bendl, Jaroslav (oponent) ; Martínek, Tomáš (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá zobrazovacími technikami sekundárních struktur DNA. Shrnuje a rozebírá některé současné metody vizualizace. Objasňuje problém a jeho význam z hlediska molekulární biologie. Cílem práce je návrh obecného algoritmu pro vizualizaci sekundárních struktur DNA, konkrétně palindromických a triplexových struktur a jeho implementace do prostředí R/Bioconductor. Zaměřuje se zejména na oblast 2D grafického zobrazování zmíněných sekundárních struktur DNA. Výsledkem práce je vytvořená 2D grafická podpora pro softwarové balíčky určené pro prostředí R/Bioconductor, které zabezpečují vyhledávání charakteristických sekvencí palindromů a triplexů v sekvencích DNA.
|
|
|
Strojové učení v úloze predikce vlivu nukleotidového polymorfismu
Šalanda, Ondřej ; Martínek, Tomáš (oponent) ; Bendl, Jaroslav (vedoucí práce)
Tato práce prezentuje nový přístup k~predikci efektu nukleotidového polymorfismu v~lidském genomu. Cílem je vytvoření nového klasifikátoru, který kombinuje výsledky již existujících softwarových nástrojů. Tohoto konsenzu nad dílčími výsledky je dosaženo experimentováním s~metodami strojového učení, přičemž výsledný model pak tvoří nejúspěšnější z~nich. Závěrečné komplexní srovnání výsledků metaklasifikátoru s dílčími nástroji ukazuje průměrné navýšení obsahu plochy pod ROC křivkou o 3,4 a eskalaci normované přesnosti až o 7\,\%. Vytvořený prediktor je zpřístupněn prostřednictvím webového rozhraní na adrese http://ll06.sci.muni.cz:6232/snpeffect/.
|
|
|
Analýza nástrojů pro zjišťování podobnosti terciárních struktur proteinů
Trlica, Jiří ; Vogel, Ivan (oponent) ; Bendl, Jaroslav (vedoucí práce)
Porovnání trojrozměrných struktur proteinů má zásadní význam pro molekulární biologii. Jedním z nejvýznamnějších je možnost odvodit funkci neznámého proteinu od strukturně podobného proteinu, jehož funkce je již známá. Nástrojů pro zarovnání struktur existuje celá řada. V rámci této práce bylo vybráno pouze pět z nich, lišících se různými principy výpočtu. Kvalita nástrojů byla ověřena na třech proteinech z hlavních proteinových tříd (all-α, all-β, α/β), které byly zarovnány vůči podmnožině struktur z databáze PDB čítající 2 357 proteinů. Výsledky byly vizualizovány prostřednictvím ROC křivek a nástroje srovnány podle hodnoty ploch pod těmito křivkami (metrika AUC). Podle této metriky byl nejúspěšnějším nástrojem SPALIGN.
|
|
|
Predikce sekundární struktury proteinů pomocí celulárního automatu
Šalanda, Vojtěch ; Vogel, Ivan (oponent) ; Bendl, Jaroslav (vedoucí práce)
Tato práce přináší nový přístup k predikci sekundární struktury proteinů. K existujícím přístupům k této problematice zavádí novou metodu, založenou na celulárním automatu a jeho charakteristických vlastnostech. Hlavním cílem práce je zvýšení rychlosti predikce i za cenu mírného snížení její úspěšnosti. Pro nalezení optimálních parametrů běhu celulárního automatu je využito genetického algoritmu s vhodně definovanými genetickými operátory. Dosažené výsledky byly porovnány s výsledky existujících metod. Parametry predikce, se kterými bylo dosaženo nejvyšší úspěšnosti, byly použity ve výpočetním frameworku pro predikci sekundární struktury libovolného analyzovaného proteinu.
|
|
|
Evoluční strategie v úloze predikce vlivu aminokyselinových mutací na stabilitu proteinů
Kadlec, Miroslav ; Burgetová, Ivana (oponent) ; Bendl, Jaroslav (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá predikcí vlivu aminokyselinových mutací na stabilitu proteinu. Cílem je vytvořit konsenzuální prediktor využívající výstupy vybraných existujících nástrojů za účelem zvýšení úspěšnosti predikce. Optimální konsenzus mezi těmito nástroji byl hledán s pomocí evolučních strategií (ES) ve třech variantách: evoluční strategie s pravidlem 1/5, varianta s autoevolucí typu 2 a metoda CMA-ES. Kvalita nalezených řešení byla následně testována na nezávislé datové sadě. Výsledky všech tří variant dosahovaly podobných přesností predikce, jako nejlepší byl vyhodnocen vektor vah nalezený ES s autoevolucí typu 2. Oproti samostatným prediktorům vykazovala konsenzuální metoda na trénovacích datech zlepšení Pearsonova korelačního koeficientu o 0,057. Na testovací sadě byl její přínos nižší (zlepšení o 0,040). Poměrně malý přínos k přesnosti predikcí na trénovací i testovací datové sadě byl způsoben tím, že pro některé záznamy se nepodařilo získat výsledky všech dílčích nástrojů. V případě vypuštění těchto záznamů přinesla konsenzuální metoda zlepšení Pearsonova korelačního koeficientu o 0,118.
|
|
|
Predikce homologních sekvencí proteinů
Chlupová, Hana ; Bendl, Jaroslav (oponent) ; Martínek, Tomáš (vedoucí práce)
Predikce a vyhledávání homologních sekvencí proteinů je jednou z řady důležitých oblastí, které jsou v současnosti řešeny v rámci bioinformatiky. Díky určení homologních sekvencí proteinů k hledanému neznámému proteinu je často možné zjistit jeho strukturu a funkci v organismu. Pro vyhledávání homologních sekvencí se často používají nástroje založené na přímém porovnávání sekvencí, další metody využívají profily vzniklé z vícenásobného zarovnání sekvencí nebo provádějí vyhledávání pomocí konstrukce skrytých Markovových modelů. Nejde však určit univerzální metodu, která by převyšovala ostatní. Pro maximální uspokojení požadavků týkajících se například požadované sekvenční identity a poměru správně nalezených a falešně označených homologů je nutné zvolit vhodný typ metody a jejích parametrů. Tato práce se zabývá vývojem nástroje, který na základě provedené analýzy různých metod a jejich nastavení určí, jakou metodu a její parametry by měl uživatel zvolit. Program pak umožňuje spuštění této metody a zobrazení jejich výsledků.
|
|
|
Optimalizace algoritmů pro vyhledávání triplexů v DNA
Hon, Jiří ; Bendl, Jaroslav (oponent) ; Martínek, Tomáš (vedoucí práce)
Současné studie naznačují, že triplexy hrají důležitou roli v mechanismech regulace transkripce, rekombinace DNA a mutageneze a mají proto velký význam pro biologii, biotechnologii a medicínu. Tato bakalářská práce optimalizuje nedávno publikovaný algoritmus pro vyhledávání potenciálních intramolekulárních triplexů na třech úrovních návrhu: uživatelské rozhraní, využití paměti a výpočetní náročnost. V úrovni uživatelského rozhraní byl algoritmus rozšířen o existující vizualizační funkce a transformován do podoby balíčku pro prostředí R/Bioconductor. Optimalizací využití paměti a cache procesoru v kombinaci s redukcí výpočtu na základě analýzy jeho stavu bylo dosaženo více než trojnásobného zrychlení oproti původní implementaci.
|
|
|
Predikce vlivu aminokyselinových mutací na sekundární strukturu proteinů
Hyrš, Martin ; Vogel, Ivan (oponent) ; Bendl, Jaroslav (vedoucí práce)
V této práci zkoumám, jak mutace aminokyselionové sekvence proteinu poznamená jeho sekundární strukturu. Zjistil jsem, že sekundární struktura je vůči mutacím poměrně odolná, některé úseky si udrľí svoji strukturu, i když jejich sekvence je zcela odlišná. Tato odolnost se projevuje i u náhodných sekvencí, je to tedy obecná vlastnost sekvencí aminokyselin. Jednotlivé konformace jsou ke změnám způsobeným mutací různě citlivé. Citlivost proteinu vůči mutacím závisí na složení jeho struktury. V počátečních kapitolách jsou popsány vybrané metody predikce sekundární struktury.
|
|
|
Detection of Correlated Mutations
Ižák, Tomáš ; Bendl, Jaroslav (oponent) ; Martínek, Tomáš (vedoucí práce)
This work explores existing possibilities and methods of correlated mutations detection in proteins. At the beginning a theoretical background into explored area is provided. Exploitation of detected correlated mutations lies in a protein's tertiary structure prediction or searching functionally important sites. A state-of-the-art of existing tools and methods follows. In this work, methods based on statistics (for example Pearson correlation coefficient or Pearson's chi^2 test), Information theory (Mutual information - MI) and likelihood models (ELSC or Spidermonkey) are examined. The next part is devoted to the searching for an optimal algorithm for correlated mutations detection. To combine results from multiple different algorithms, is proposed as an optimal solution. It is also advised to exploit physico-chemical properties of amino acids during the detection. In practical part, the algorithm for detection of correlated mutations was developed. It is based on physico-chemical properties of amino acids and phylogenetic trees. Results gained using this method were compared with results gained from CAPS, CRASP and CMAT tools.
|
host ::
RSS.