|
|
Bioinformatic Tool for Classification of Bacteria into Taxonomic Categories Based on the Sequence of 16S rRNA Gene
Valešová, Nikola ; Hon, Jiří (oponent) ; Smatana, Stanislav (vedoucí práce)
This thesis deals with the problem of automated classification and recognition of bacteria after obtaining their DNA by the sequencing process. In the scope of this work, a new classification method based on the 16S rRNA gene segment is designed and described. The presented principle is constructed according to the tree structure of taxonomic categories and uses well-known machine learning algorithms to classify bacteria into one of the classes at the lower taxonomic level. A part of this thesis is also dedicated to the implementation of the described algorithm and evaluation of its prediction accuracy. The performance of various classifier types and their settings is examined and the setting with the best accuracy is determined. The accuracy of the implemented algorithm is also compared to several existing methods. During validation, the implemented KTC application reached more than 45 % accuracy on genus prediction on both BLAST 16S and BLAST V4 datasets. At the end of the thesis, there are mentioned several possibilities to improve and extend the current implementation of the algorithm.
|
|
|
Tvorba biofilmu u probiotických kultur a možnosti jeho využití ve farmacii
Ryšávka, Petr ; Obruča, Stanislav (oponent) ; Vorlová, Lenka (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Práce byla zaměřena na vývoj adhezivní formy probiotik ve formě biofilmu na kombinovaných nosičích s prebiotickou složkou, druhá část práce byla věnována vlivu potravin na množení a přežívání vybraných typů probiotických bakterií. Dále byl sledován vliv individualizované probiotické suplementace na změny střevního mikrobiomu člověka. V první části práce byly vybrány a otestovány vhodné adherentní probiotické kmeny pro tvorbu biofilmu. Podařilo se zavést metody a otestovat různé varianty nosičů pro kultivaci a navázání bakterií. In vitro experimenty ověřily stabilitu biofilmu a jeho odolnost vůči nízkému pH, žluči a antibiotikům ve srovnání s planktonní formou. Rovněž byl sledován antimikrobiální efekt probiotických kmenů ve formě biofilmu. Kultivace multidruhového biofilmu na kombinovaném nosiči byla optimalizována a zároveň byla potvrzena stabilita biofilmu a finální životnost probiotických bakterií. Ve druhé části práce byl hodnocen vliv různých potravin a nápojů na životaschopnost probiotických bakterií důrazem na simulaci průchodu gastrointestinálním traktem. Byly testovány jak modelové roztoky (různé koncentrace alkoholu, cukru, soli, bílkovin a různé pH) tak různé druhy skutečných potravin a nápojů. Vliv potravin a nápojů byl testován na monokulturách Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium breve a na probiotických kapslích obsahujících smíšenou kulturu probiotických mikroorganismů. Přežití probiotik v různých potravinových matricích v simulovaném prostředí gastrointestinálního traktu bylo kvantitativně odlišné. Podařilo se definovat potraviny vhodné pro podporu množení probiotických bakterií. Poslední část práce byla zaměřena na cílenou úpravu střevního mikrobiomu individualizovanými probiotiky, kterábyla připravena na základě molekulárně biologické analýzy střevního mikrobiomu zaměřené na detekci procentuálního zastoupení laktobacilů, bifidobakterií a kmenů Firmicutes a Bacteroidetes. Personifikovaná probiotická suplementace potvrdila pozitivní efekt tohoto přístupu na změny mikrobiomu zejména na zvýšení obsahu laktobacilů, bifidobakterií a celkové diverzity mikrobiomu.
|
|
|
Webová aplikácia pre výber sekvenačných primerov pre amplikónové sekvenovanie 16S rRNA
Jurča, Jan ; Martínek, Tomáš (oponent) ; Smatana, Stanislav (vedoucí práce)
Hlavním cílem této práce byl návrh a implementace webové aplikace, která je, na základě uživatelské volby, schopna ohodnotit primerové páry určené pro 16S rRNA amplikonové sekvenování a zjednodušit uživateli výběr primerového párů pro jeho specifické potřeby. Ohodnocení je realizováno na základě databáze primerových párů, která obsahuje data o specifitě a senzitivitě každého jednoho primerového páru. Součástí práce byla i výkonnostní optimalizace algortimu pro výpočet senzitivity a specificity a jeho integrace do aplikace. Díky čemuž aplikace umožňuje uživateli provést analýzu vlastního primerového páru a získat informace o pozici amplifikovaného regionu, senzitivitě a specificitě.
|
|
|
Tool for Visualization of Microbiome Data
Mišáková, Silvia ; Martínek, Tomáš (oponent) ; Smatana, Stanislav (vedoucí práce)
This Bachelor's thesis focuses on the development of a new tool for the visualization of microbiome data. The developed tool uses Principal Component Analysis (PCA) and Principal Coordinates Analysis (PCoA) for dimension reduction. Bray-Curtis difference and UniFrac distance metric are used for distance matrix calculation. Then, the processed data is colored based on user-selected metadata. The results are presented by two types of graphs. The first is a bar chart and shows the proportion of each principal component. The second, scatter chart, visualize the final result of the required analysis. As part of the development of the tool, the possibility to download the calculated matrix and also a table of the first N main components calculated by the analysis were added.
|
|
|
Klasifikace bakterií pomocí markerových genů
Pelantová, Lucie ; Hon, Jiří (oponent) ; Smatana, Stanislav (vedoucí práce)
Cílem této práce je návrh a implementace nové metody klasifikace bakterií podle sekvencí několika markerových genů. Pro řešení tohoto problému bylo zvoleno 10 markerových genů. Výsledný MultiGene klasifikátor dělí trénovací sadu do několika skupin a pro každou je vybrán gen dosahující nejlepších výsledků v jejím rozpoznání. V práci je popsána implementace MultiGene klasifikátoru a jeho otestování v porovnání s ostatními klasifikátory bakterií a s klasifikací čistě podle genu 16S rRNA.
|
|
|
Bacteria Classification into Taxonomic Categories Based on Properties of 16s rRNA
Grešová, Katarína ; Hon, Jiří (oponent) ; Smatana, Stanislav (vedoucí práce)
The main goal of this thesis was to design and implement a tool that would be able to classify the sequences of the 16S rRNA gene into taxonomic categories using the properties of the 16S rRNA gene. The created tool analyzes all input sequences simultaneously, which differs from common classification approaches, which classify input sequences individually. This tool relies on the fact that bacteria contain several copies of the 16S rRNA gene, which may differ in sequence. The main contribution of this work is design, implementation and evaluation of the capabilities of this tool. Experiments have shown that the proposed tool is able to identify the corresponding bacteria for smaller datasets and determine the correct ratios of their abundances. However, with larger datasets, the state space becomes very large and fragmented, which requires further improvements in order for it to search the state space in an efficient way.
|
|
|
Bioinformatic Tool for Estimation of Abundances of Bacterial Functional Molecules in Biological Samples Based on 16S rRNA Metagenomic Data
Bieliková, Michaela ; Hon, Jiří (oponent) ; Smatana, Stanislav (vedoucí práce)
Humans are host to an enormous variety of microbes, bacterial, archaeal, fungal, and viral. Some of these can cause serious diseases, but others, particularly gut microbiome, are essential to human life. Unfortunately, gut microbiome is not well documented, since it contains thousands of different kinds of bacteria most of which cannot be cultivated in laboratories, and we do not know all of its functions. The recent solution to this problem seems to be high-throughput sequencing in combination with bioinformatics tools for functional profile prediction. In this thesis, bioinformatics tools for functional profile prediction will be introduces, along with their advantages and disadvantages. The goal of this thesis is to create a new tool for functional profile prediction, which can either employ a consensus of the existing tools, or can be a brand new tool inspired by these.
|
|
|
Izolace DNA ze sýrů pro použití v polymerázové řetězové reakci
Mohelský, Tomáš ; Rittich, Bohuslav (oponent) ; Španová, Alena (vedoucí práce)
Práce byla zaměřena na izolaci DNA ze sýrů pro použití v polymerázové řetězové reakci. Nejprve byl optimalizován postup homogenizace různých typů sýrů z komerční sítě, lyze buněk a izolace DNA. DNA byla izolována magnetickými částicemi a fenolovou extrakcí. Bylo prokázáno, že po zředění vzorku se DNA amplifikuje v PCR s primery pro doménu Bacteria. Dále byl optimalizován postup izolace DNA z čerstvých sýrů a z čerstvých kontaminovaných sýrů (sýry s vadou) a z jejich láků. DNA ze všech vzorků byla amplifikována v PCR. Byla prokázána přítomnost DNA domény Bacteria a kvasinkové DNA. V poslední části práce byla optimalizována příprava směsí pro PCR a amplifikace bakteriální DNA v PCR s primery se svorkou (F357-GC a R518). Vzniklé produkty PCR byly analyzovány pomocí DGGE. Bylo ukázáno, že amplikony DNA izolované ze sýrů a láků se liší jak polohou na gelu tak počtem. Větší počet pásů různé intenzity byl detegován po amplifikaci DNA z kontaminovaných láků.
|
|
|
Metagenomic analysis of animal gut microbioma based on diet
Spanakis, Martin ; Čejková, Darina (oponent) ; Bartoň, Vojtěch (vedoucí práce)
This bachelor’s thesis deals with the sequencing of the microbiome and its composi- tion. It focuses on the gut microbiome of animals, which differs among animals with different diets. The work describes theoretical knowledge about metagenomic analysis of the microbiome, such as sampling procedures, various sequencing methods and data processing. The practical part of the work includes the preparation of the dataset, which includes the collection of data and their preparation for the following metagenomic anal- ysis. The result of the work is the taxonomic classification of bacterial species in the samples and the analysis of their diversity according to the type of diet of individual animals.
|
|
|
Zpracování a analýza lidského střevního mikrobiomu ze sekvenačních dat 16S rDNA
Zbudilová, Michaela ; Jurečková, Kateřina (oponent) ; Nykrýnová, Markéta (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá analýzou lidského střevního mikrobiomu z dat ze 16S rRNA. V první části je teoreticky popsán střevní mikrobiom, způsoby jeho zpracování a vyhodnocení pomocí analýzy taxonomických jednotek a diverzity mikrobiomu. Další část je zaměřena na data, která jsou v práci zpracována a na formát, v jakém jsou tyto data poskytnuta. V třetí části je popsán navržený algoritmus sloužící ke zpracování dat a zároveň jsou i vyhodnoceny výsledky získané spuštěním právě tohoto algoritmu. V další části práce jsou vzorky z Fakultní nemocnice Brno zpracovány pomocí navrženého algoritmu. Poslední část práce se zabývá popisem skriptu sloužícím ke generování reportů, které mohou být využity k diagnostickým účelům ve Fakultní nemocnici Brno.
|
host ::
RSS.