|
|
Effective Dynamic Programming in Bioinformatics
Franěk, Jaromír ; Hynek, Jiří (referee) ; Burgetová, Ivana (advisor)
Purpose of this thesis is to study principle of effective algorithms, that are using dynamic programming. Using this knowledge to create application demonstrating principle of effective algorithm of dynamic programming in bioinformatics and write a report summarizing results. Algorithms used in this thesis are solving DNA sequence alignment or RNA secondary structure prediction. These algorithms are compared between themselves based on different input values. For DNA sequence alignment are used algorithms such as Needleman-Wunch and X-drop. For prediction of secondary RNA structure is used Zuker algorithm, that should remove some of Nussin algorithm weaknesses and Nussin algorithm itself. Recursion is showed by recursion trees. Dynamic programming is showed by score matrix. User also have ability to compare speed of both approaches for given sequences. It is programmed as web application, that run on client's side. This ensure easy availability.
|
|
|
Retinal Blood Vessel Segmentation
Nemčeková, Barbora ; Drahanský, Martin (referee) ; Kavetskyi, Andrii (advisor)
The retina is an important part of the human eye. Incident light is processed here and moreover, it plays an essential role in diagnosing various diseases. Its early diagnostics can prevent serious consequences, such as blindness. The most common retinal diseases include diabetic retinopathy, as a consequence of diabetes, and age-related macular degeneration. Automatic retinal vessels segmentation facilitates and speeds up the work of an ophthalmologist. This work focuses on retinal blood vessels segmentation and its further classification into thin and thick vessels. The proposed algorithm is based on morphological operations, k-means clustering, and Frangi's algorithm. Evaluation of the proposed method was performed on two publicly available datasets - Drive and HRF. The results obtained represent 69,89 % for sensitivity, 91,55 % for specificity, and 88,63 % for accuracy. Division of the vessels shows, that on average 21,50 % vessels pixels belong to thick vessels and the rest 78,50 % belong to thin vessels.
|
|
|
Clustering of Biological Sequences
Kubiš, Radim ; Burgetová, Ivana (referee) ; Martínek, Tomáš (advisor)
One of the main reasons for protein clustering is prediction of structure, function and evolution. Many of current tools have disadvantage of high computational complexity due to all-to-all sequence alignment. If any tool works faster, it does not reach accuracy as other tools. Further disadvantage is processing on higher rate of similarity but homologous proteins can be similar with less identity. The process of clustering often ends when reach the condition which does not reflect sufficient quality of clusters. Master's thesis describes the design and implementation of new tool for clustering of protein sequences. New tool should not be computationally demanding but it should preserve required accuracy and produce better clusters. The thesis also describes testing of designed tool, evaluation of results and possibilities of its further development.
|
|
|
Automatic Detection of Eye Retinal Pathologies
Tlustoš, Vít ; Beran, Vítězslav (referee) ; Drahanský, Martin (advisor)
Cílem této práce je navrhnout a vyvinout systém, který automaticky odhalí vybrané patologie nacházející se na snímcích sítnice lidského oka. Sítnice jako jediný orgán v těle obsahuje světlocitlivé buňky potřebné k vidění. Proto, aby byla léčba onemocnění sítnice úspěšná je klíčové jeho včasné zachycení a přesné určení rozsahu. Navržený systém automaticky k dodanému snímku vygeneruje segmentační masky reprezentující výskyt jednotlivých patologií. Výsledek je poté prezentován uživateli. O samotné vyhodnocení se stará konvoluční neuronová síť jejímž základem je architektura U-Net. Síť byla natrénovaná na datasetu Indian Diabetic Retinopathy Image Dataset zkráceně IDRiD, který obsahuje 81 snímků sítnice a k nim příslušících anotací. Úspěšnost navrhovaného systému byla stanovena pomocí AUC-PR skóre (plocha pod precision-recall křivkou). Segmentace tvrdých exsudátů, měkkých exsudátů, hemoragií a mikroaneuryzmat dosáhla hodnot AUC-PR 74%, 50%, 45% a 33%, v daném pořadí. Tato práce přináší inovativní architekturu, která má v případě dalšího rozvoje potenciál být využita oftalmology pro diagnostiku a stanovení rozsahu onemocnění sítnice oka.
|
|
|
Computational Methods for Annotation Analysis of Genetic Variations
Fülöp, Tibor ; Bendl, Jaroslav (referee) ; Martínek, Tomáš (advisor)
Analýza a interpretace variací DNA je důležité pro zkoumání genetického pozadí dědičnosti, nemocí a jiných fenotypových rysů. Tato práce stručně úvadí oblasti molekulární biologie a základních principů genetiky, popisuje metody pro anotační analýzy genetických variací, genomové asociační studie a metody pro analýzy obohacení s jejich implementací. V rámci této práce jsme představili nový webový nástroj Varanto, který může být použit k anotaci, vizualizaci a analýze genetických variací. Může být použit k analýze obohacení anotací pomocí hypergeometrického testu pro danou množinu variací. Varanto obsahuje uživatelské webové rozhraní vyvinuté pomocí frameworku Shiny jazyka R. Výkon a funkcionalita nástroje jsou testovány a demonstrovány podle výkonových benchmarků a na základě analýzy a interpretace dat z dříve publikovaných genomových asociačních studií.
|
|
|
Platform for Biological Sequence Analysis Using Machine Learning
Lacko, Dávid ; Burgetová, Ivana (referee) ; Martínek, Tomáš (advisor)
Strojové učenie má veľa aktívnych odvetví a jedným z nich je charakterizácia proteínov, pretože experimentálne získavanie charakteristík je drahé a časovo náročné, a taktiež preto, že každoročne sú publikované mnohé sady údajov vhodné na trénovanie takýchto prediktorov. Jedna z nedávno vyvinutých metód, nazývaná innov'SAR, ktorá bola použitá už v niekoľkých aplikáciách proteínového inžinierstva, kombinuje Fourierovu transformáciu z čiastočnou lineárnou regresiou. Avšak, jej implementácia nie je voľne dostupná a samotná metóda nebola štatisticky overená. Cieľom tejto práce je adresovať tieto nedostatky, implementovať túto metódu v jazyku Python, rozšíriť ju a zahrnúť do ľahko použiteľnej platformy, ktorá umožní trénovanie a testovanie modelov. Taktiež bolo vykonané testovanie štatistickej významnosti za účelom overenia dopadu nájdených závislostí medzi sekvenciami a vlastnosťami proteínov. Metóda sa osvedčila ako štatisticky významná so silnými závislosťami nájdenými medzi vstupmi a výstupmi. Novo zozbierané dátové sady haloalkán dehalogenáz sa použili na vytvorenie modelov s validačným skóre Q2 = 0.54 a Q2 = 0.77, čo je takmer dvojnásobné zlepšenie oproti základným modelom. Tieto modely majú potenciál na filtrovanie väčších databáz sekvencií a vyhľadávanie proteínov s potenciálne lepšími vlastnosťami.
|
|
|
DNA Fragmnent Assembly
Paulenda, Ján ; Jaša, Petr (referee) ; Burgetová, Ivana (advisor)
The main subject of this Bachelor's thesis is the DNA fragment assembly. The problem is transposed to finding a shortest superstring problem. Different assembly techniques and string aligning methods are introduced in the theoretical part. Programming language Perl, which was used to implement the assembly, is also widely mentioned, along with its features. Last part of the thesis involves tests' statistics of the final implemented solution.
|
|
|
Gene Searching - Web Application
Stiborová, Lucie ; Koutný, Jiří (referee) ; Burgetová, Ivana (advisor)
The aim of my Bachelor's Thesis is to create a user interface and to implement the web application with the genes' searching. This is the educational application when each user has a possibility of entering own nucleotide sequences or selecting a redefined chain. This application has to be able to read, process and decide on the existence of a potential gene. On the base of this simple statistic method the result is given back to the user.
|
|
|
Prediction of Transposons in DNA
Černohub, Jan ; Vogel, Ivan (referee) ; Martínek, Tomáš (advisor)
Cílem práce je seznámení se s problematikou uchovávání informace v DNA, provést rešerši na téma transpozony, bioinformatické nástroje a algoritmy, které jsou používány k jejich detekci v nasekvenovaných genomech a vytvořit tak stručný úvod do obsáhle problematiky, včetně jejího zasazení do kontextu současně probíhajícího výzkumu v dané oblasti. Na základě přehledu stávajících algoritmů a nástrojů pro detekci transpozonů je navržen a implementován nástroj pro hledání tzv. LTR transpozonů.
|
|
|
Digital processing of plant genomes
Jugas, Robin ; Škutková, Helena (referee) ; Sedlář, Karel (advisor)
This work continues in development of DNA numerical representation’s field in the recent years. The aim of this bachelor thesis is to work out an overview of numerical representations of DNA sequences and to describe the differences and properties of nuclear and mitochondrial genetic code focused on plants. Final objective is analysis of usability these signal’s representations for classification of organisms. The theoretical part is focused on description of biological facts, overview of conversion methods of DNA sequences into signals, the methods of organisms classification and the DTW algorithm. The practical part contain the created GUI application for organism classification based on numerical sequences and the analysis of usability these numerical representations for classification. The outputs of cluster analysis of numerical sequences are compared with the phylogenetic tree.
|
guest ::
