|
|
Nástroj pro predikci atributů životního stylu na základě metagenomických dat z tlustého střeva
Kubica, Jan ; Hon, Jiří (oponent) ; Smatana, Stanislav (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá analýzou lidského mikrobiomu na základě metagenomických dat z tlustého střeva. Předmětem zkoumání je zastoupení bakterií na různých taxonomických úrovních v závislosti na životním stylu jedince. Byl vytvořen nástroj klasifikující jednotlivé atributy, jako jsou stravovací návyky (vegetarián, vegan, všežravec), citlivost na lepek a laktózu, body mass index nebo věk či pohlaví, s využitím metod strojového učení. Při implementaci byly zvoleny metody k nejbližších sousedů (kNN), náhodný les (RF) a metoda podpůrných vektorů (SVM). Data pro natrénování klasifikátoru a vyhodnocení byla čerpána z projektu American Gut. Práce se rovněž zaobírá problémy spojenými s danými datovými sadami, jako je mnoharozměrnost, řídkost, jejich kompoziční závislost a nevyváženost.
|
|
|
Methods Of Processing Oxford Nanopore Sequencing
Data For Metagenomics
Barilíková, Lujza
The presented paper describes a new method of processing data produced by revolutionary sequencing technology introduced by Oxford Nanopore Technologies – MinION, which holds a great promise in the field of metagenomics. Low cost, produced long reads and portability, due to its small dimensions, represents only one of the many advantages of this technology. Despite of the benefits, there is a lack of available computational tools for handling the produced data and that is the reason, why a new method of processing such data should be created. In this study such method is created based on dimensionality reduction for data visualization.
|
|
|
Methods for Comparative Analysis of Metagenomic Data
Sedlář, Karel ; Vinař,, Tomáš (oponent) ; Lexa, Matej (oponent) ; Provazník, Ivo (vedoucí práce)
Modern research in environmental microbiology utilizes genomic data, especially sequencing of DNA, to describe microbial communities. The field studying all genetic material present in an environmental sample is referred to as metagenomics. This doctoral thesis deals with metagenomics from the perspective of bioinformatics that is unreplaceable during the data processing. In the theoretical part of this thesis, two different approaches of metagenomics are described including their main principles and weaknesses. The first approach, based on targeted sequencing, is a well-established field with a wide range of bioinformatics techniques. Yet, methods for comparison of samples from several environments can be highly improved. The approach introduced in this thesis uses unique transformation of data into a bipartite graph, where one partition is formed by taxa, while the other by samples or environments. Such a graph fully reflects qualitative as well as quantitative aspect of analyzed microbial networks. It allows a massive data reduction to provide human comprehensible visualization without affecting the automatic community detection that can found clusters of similar samples and their typical microbes. The second approach utilizes whole metagenome shotgun sequencing. This strategy is newer and the corresponding bioinformatics techniques are less developed. The main challenge lies in fast clustering of sequences, in metagenomics referred to as binning. The method introduced in this thesis utilizes a genomic signal processing approach. By thorough analysis of redundancy of genetic information stored in genomic signals, a unique technique was proposed. The technique utilizes transformation of character sequences into several variants of phase signals. Moreover, it is able to directly process nanopore sequencing data in the form of a native current signal.
|
|
|
Signal Based Feature Selection for Fast Classification of Sequences in Metagenomics
Sedlář, Karel
The rapid development in DNA sequencing techniques brings completely new possibilities into metagenomics research. No longer is the whole metagenome sequencing an issue. On the other hand, this progress lies new demands on bioinformatics tools indented to process this kind of data. Unlike the amplicon based sequencing where every sequence represents a particular gene, the whole metagenome sequencing produce sequences that are random pieces of genomes in the metagenome. Therefore, the reference database for identification of these sequences cannot be used. Here, we present fast feature selection based on genomic signal processing for alignment-free classification of sequences in the metagenome.
|
|
|
Alignment-free Methods for Classification of Metagenomic Data
Vaněčková, Tereza
Metagenomics studies microbial communities by analyzing their genomic content directly sequenced from the environment. In this contribution, alignment-free methods based on word frequency will be introduced. It has been proven, that these methods are effective in processing of short metagenomic sequence reads produced by Next-Generation Sequencing technologies. To evaluate the potential of word frequency based methods, the k-mer analysis was applied on simulated dataset of metagenomic sequence reads with length of 600 nucleotides. Then the data were enrolled for a hierarchical cluster analysis. Results have shown that the proposed method is able to cluster genome fragments of the same taxa.
|
|
|
Metody zpracování sekvenačních dat technologie Oxford Nanopore pro účely metagenomiky
Barilíková, Lujza ; Provazník, Ivo (oponent) ; Kupková, Kristýna (vedoucí práce)
Revolučná technológia sekvenovania od spoločnosti Oxford Nanopore Technologies – MinION, predstavuje veľkú nádej v oblasti metagenomiky. Nízka cena, produkovanie dlhých čítaní a prenosnosť, vďaka malým rozmerom, predstavuje len jednu z mnohých výhod tejto technológie. Napriek týmto benefitom je tu však nedostatok dostupných výpočtových nástrojov, ktoré by nám umožnili plne zaobchádzať s produkovanými dátami. V úvode tejto bakalárskej práce sú predstavené terajšie sekvenačné technológie so zameraním sa na technológie tretej generácie, predovšetkým na spomínané nanopórové sekvenovanie. V práci sú uvedené aj súčasné možnosti vizualizácie metagenomických dát. Hlavným cieľom tejto práce je vytvoriť algoritmus, ktorý za pomoci aplikácie metód redukcie dimenzionality priamo na surové dáta, produkované nanopórovým sekvenovaním, bude realizovať tzv. binning metagenomických vzoriek.
|
|
| |
|
|
Vyhledávání enzymů v metagenomických datech
Smatana, Stanislav ; Martínek, Tomáš (oponent) ; Hon, Jiří (vedoucí práce)
Hlavným cieľom tejto práce bolo navrhnúť a implementovať systém, ktorý by bol na zák- lade vstupnej sekvencie enzýmu schopný vyhľadať v metagenomickej vzorke nové enzýmy s rovnakou funkciou. Aby bolo možné garantovať, že nájdené varianty skutočne katalyzujú rovnakú reakciu, je nutné ich katalytickú funkciu bližšie overiť. Jedným z hlavných prínosov tejto práce je práve návrh, implementácia a testovanie metód pre verifikáciu katalytickej funkcie. Experimenty ukázali, že navrhnuté metódy dosahujú senzitivitu 89%, špecificitu 95%, hodnoty metriky AUC nad 0,9 a v priemere dokážu na osobnom počítači vykonať 1 203 verifikácií za sekundu. Okrem toho bola počas testovania objavená čiastočná sekven- cia nového enzýmu z rady halogénalkán dehalogenáz. Implementovaný systém je schopný fungovať na osobnom počítači, ako aj na distribuovanom systéme typu grid.
|
|
|
Microbial consortia and metagenome of industrially polluted soil: occurrence of genes encoding AEH
Pitkina, Anastasiya ; Kyslík, Pavel (vedoucí práce) ; Lichá, Irena (oponent)
Půda obsahuje různorodá společenstva bakterii, což z ní děla atraktivní cíl pro metagenomický výzkum a zkoumání kultivovatelných organizmů. Tato diplomová práce analyzuje složení mikrobiálního společenstva farmaceuticky znečištěných půd, s využitím sekvenační technologie nové generace Illumina a knihovny amplikonů 16S rDNA. Tato analýza odhalila vysokou komplexitu mikrobiálního prostředí půd a potvrdila to, že antropogenní aktivita (konkrétně produkce beta-laktamových antibiotik) ovlivňuje variabilitu a relativní zastoupení druhů, aniž by však snižovala mikrobiální diverzitu. V druhé části této diplomové práce je popsaná isolace a heterologní exprese nového genu kódujícího alfa-amino acid ester hydrolázu (AEH), který pochází z kultivovatelného půdního mikroorganizmu B. cereus. AEH mají velký průmyslový potenciál v biokatalytických syntézách beta-laktamových antibiotik, které jsou momentálně velmi důležité z hlediska uplatnění v medicíně. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
Využití metod paralelního sekvenování v mikrobiologii.
Pavlíková, Magdaléna ; Najmanová, Lucie (vedoucí práce) ; Vopálenský, Václav (oponent)
Následující text popisuje historii vývoje sekvenačních metod se zaměřením na moderní výkonné metody paralelního sekvenování a jejich využití v mikrobiologii. Vývoj a zdokonalování sekvenačních systémů s sebou přináší zrychlení a výrazné snížení cen, s tím souvisí rozšíření spektra aplikačních možností. Každý sekvenační systém je charakteristický určitými specifiky včetně jistých úskalí pramenících z principu dané metody, proto ne každá metoda je schopna pokrýt všechny směry možných využití. Práce porovnává metody sekvenování a zabývá se jejich vhodností pro konkrétní typy aplikací v mikrobiologii. Dostupné sekvenační systémy obvykle dělíme na tři základní "generace" vymezené typickými konkrétními znaky. Mezi metody první generace řadíme Sangerův a Maxam-Gilbertův systém, druhá generace zahrnuje metody 454, Illumina, SOLiD, Helicos a generace třetí SMRT, Ion Torrent a zatím komerčně nedostupné sekvenování s využitím nanopórů. V současné době se sekvenování stává standardní technikou molekulární biologie nejen v základním mikrobiologickém výzkumu, ale nachází široké uplatnění také v medicíně (rychlá identifikace patogenů, metagenomické studie mikrobiomů lidského těla).
|
host ::
RSS.