|
|
Advanced Methods for Genome Annotation and Functional Description of Non-Model Organisms in Biotechnology Research
Musilová, Jana ; Friedel, Caroline (referee) ; Šafránek,, David (referee) ; Sedlář, Karel (advisor)
Komplexní znalost genomu a fenotypu biotechnologicky využitelných bakterií je pro jejich uplatněnění klíčová, přesto přístupy k zevrubnému poznání těchto organismů převážně chybí. Cílem disertační práce je proto navržení nových výpočetních metod pro popis genomových a funkčních vlastností zaměřených na nemodelové bakterie. Úvodní část práce se věnuje metodám anotace genomu. Zahrnuje vývoj nové pipeline pro hybridní sestavování celého genomu, její aplikaci na různé bakterie a následnou identifikaci zájmových oblastí genomu těchto bakterií. Následující část rozebírá metody funkčního popisu se zaměřením na přístupy ke studiu genové regulace. Podrobně jsou shrnuty aktuální přístupy a je představen nový balíček pro odvozování genových regulačních sítí a Booleovských sítí včetně jeho testování.
|
|
|
Study on metabolism of thermophillic bacterium Caldimonas thermodepolymerans
Krempaská, Vladimíra ; Sedlář, Karel (referee) ; Buchtíková, Iva (advisor)
Polyhydroxyalkanoáty (PHA) sa radia medzi mikrobiálne polyestery a bunkám dokážu poskytnúť vnútrobunkové zásoby uhlíka a energie. Hlavná výhoda PHA spočíva v tom, že ide o biodegradovateľné a biokompatibilné polyméry. Ich fyzikálne vlastnosti sú porovnateľné s petrochemickými plastami, ktoré by mohli v budúcnosti čiastočne nahradiť. Avšak, ich biotechnologická produkcia je stále veľmi nákladná. Preto sa hľadajú rôzne alternatívne metódy, ktoré by dokázali znížiť tieto procesné výdavky a ako jedna z možností sa javí využitie extrémofilných mikroorganizmov. Za jedného z vhodných kandidátov na priemyselnú produkciu PHA sa považuje termofilná baktéria Caldimonas thermodepolymerans. K jej ďalším výhodám okrem iného patrí aj to, že dokáže spracovávať sacharidy, ktoré sú vo veľkej miere obsiahnuté v lignocelulózových odpadoch. Táto práca bola konkrétne zameraná na štúdium metabolizmu troch lignocelulózových sacharidov (xylózy, glukózy a celobiózy) a ich vzájomných kombinácií u zbierkového kmeňa DSM 15344. V experimentálnej časti práce boli realizované kultivácie na jednotlivých sacharidových substrátoch, kde následne zo získanej biomasy bol stanovený celkový obsah PHA pomocou CG-FID. Na záver bola vyhodnotená expresia vybraných génov xylF a gtsA pri zmenách sacharidových substrátov v priebehu kultivácie za využitia RT-qPCR. U študovaného zbierkového kmeňa DSM 15344 bola pozorovaná preferencia xylózy a celobiózy ako substrátu.
|
|
|
Bipartite graphs for microbiome analysis
Šafárová, Marcela ; Provazník, Ivo (referee) ; Sedlář, Karel (advisor)
Microorganisms are all around us. Some of them even live in our body and are essential for our healthy being. Study of microbial communities based on their genetic content has become very popular with the development of new technologies, which enable easy reading of DNA or RNA. The key role of these studies is usually to characterize significant microbial patterns of an environment. However, currently used visualization tools have many drawbacks for such analyses. The subject of this thesis is to design a R/Bioconductor package for simple creation of bipartite graphs from microbial data. This type of visualization brings many advantages for microbiome analysis. Benefits of bipartite graphs are further demonstrated by analysis of main parameters affecting computer processing of microbial data.
|
|
|
Functional annotation of non-model bacteria based on sequential homology
Polakovičová, Petra ; Musilová, Jana (referee) ; Sedlář, Karel (advisor)
Genomová sekvence je důležitým zdrojem informací v oblasti biologie, a proto je neustálým předmětem zájmu vědeckého výzkumu. Na práci s genomem a jeho analýzu nabízí bioinformatika různé výpočetní metody. Tato práce se věnuje bakteriálnímu genomu, jeho organizaci, základním vlastnostem a následně popisuje jeho anotaci. Zaměřuje se hlavně na funkční anotaci (popis biologické funkce predikovaných genů) na základě přiřazení takzvaných klastrů ortologních genů (COG) s využitím sekvenční homologie. Popisuje nejpoužívanější nástroje a databáze, které se využívají pro COG anotaci a poté několik z nich porovnává při anotaci sedmi bakteriálních genomů. Jejím hlavním cílem je navrhnout metodu, která vylepší COG anotaci a zjednoduší její výslednou vizualizaci.
|
|
|
Direct assembly of genome signals from nanopore sequencing
Karmazinová, Inna ; Maděránková, Denisa (referee) ; Sedlář, Karel (advisor)
The aim of this bachelor thesis is to search for overlaps between signals from nanopore sequencing using MinION device version R9. The theoretical part deals with methods used for genome assembly - greedy algorithm, overlap-layout-consensus (OLC) and de Bruijn graphs. Oxford Nanopore Technologies introduced the MinION device, which simplifies sequencing using the current change, which occurs while the DNA is passing through the nanopore. The error rate of the device is still high, the accuracy problem occurs during the base-calling. Using the difference signal, possibly also the dynamic time warping, it is possible to find overlaps between the individual signals. Signal analysis and genome assembly using the MinION signal could provide better accuracy.
|
|
|
Whole genome alignment using suffix trees
Klouba, Lukáš ; Sedlář, Karel (referee) ; Maděránková, Denisa (advisor)
The aim of this thesis is to create an algorithm that allows the alignment of the genome of two organisms by means of suffix structures and to implement it into the programming language environment R. The thesis deals with the description of the construction of the suffix structures and the methods of whole genome alignment. The result of the thesis is a functional algorithm for whole genome alignment by means of suffix structures implemented in the software environment R and its comparison with similar programs for the whole genome alignment.
|
|
|
Influence of second and third generation sequencers on cgMLST analysis of closely-related bacterial strains.
Slavíček, David ; Sedlář, Karel (referee) ; Nykrýnová, Markéta (advisor)
This bachelor thesis is about influence of sequncers of second and third generationon cgMLST analysis of bacterial genome. In the theoretical section were described selected sequencers of second and third generation and genome assembly principles. In the practical part were assembled six genomes of Klebsiella pneumoniae bacteria from University Hospital Brno. The genomes were sequenced each on two different sequencers, Illumina Miseq and Oxford Nanopore Technologies Minion. The genomes were assembled. Suitable genes were selected and insufficient quality genomes removed for the cgMLST analysis. The cgMLST analysis was performed and the results are shownin graphs.
|
|
|
Methods of DNA tandem repeats analysis
Havlík, Kryštof ; Sedlář, Karel (referee) ; Maděránková, Denisa (advisor)
This work clarifies basics of the repetitive DNA and evaluates thee tandem repeats finders, which are accessible to public free of payment. Second part describes an algorithm used for searching tandem repeats, based on converting DNA string into numerical signal. Then follows signal processing using short-time Fourier transform, formation of spectrogram and analysis for evaluating position and content of repetitive areas. Result of this work is comparison of outcomes provided by public accessible programs with results of created program and review of advantages and disadvantages.
|
|
|
Gene order conservation in bacterial genomes
Martinková, Tereza ; Sedlář, Karel (referee) ; Maděránková, Denisa (advisor)
Theoretical part of the thesis deals with basic concepts such as bacterial genome, comparative genomics and mainly synteny blocks. Here is explained what synteny is and what is its importance. In the theoretical part, the GenBank format is also mentioned, its content and usage. The practical part is focused on searching similarities in DNA sequences of reference bacteria with selected bacteria, their sorting by means of greedy algorithm and visualization of similarities using phylogenetic tree.
|
|
|
Processing of Unique Molecular Identifiers without Mapping to a Reference Genome
Barilíková, Lujza ; Demko, Martin (referee) ; Sedlář, Karel (advisor)
Hlavným cieľom tejto práce je návrh nového algoritmu k spracovaniu unikátnych molekulárnych indexov bez mapovania na referenčný genóm. O tieto náhodné oligonukleotidové sekvencie neustále vzrastá záujem, pretože uľahčujú rozpoznávať PCR chyby a skresľovanie údajov. Keďže používanie technológií sekvenovania novej generácie neustále rastie, je vynaložené veľké úsilie vyvíjať nástroje pre analýzu produkovaných dát. V súčasnosti sú nástroje na riešenie týchto chýb relatívne časovo náročné a zložité z dôvodu výpočtovo náročného zarovnania. Najdôležitejšie obmedzenie týchto nástrojov spočíva v skutočnosti, že pri spracovávaní duplikátov sú povolené multi-mapované čítania. Tieto čítania sú zvyčajne ignorované, čo môže viesť k zníženiu kvantitatívnej presnosti a spôsobiť zavádzajúcu interpretáciu výsledkov daného sekvenovania. V snahe vyriešiť tento problém je v tejto práci uvedený nový prístup, ktorý umožňuje odhad absolútneho počtu jedinečných molekúl s relatívne rýchlym a spoľahlivým spôsobom.
|
guest ::
RSS feed.