Υπολογιστική Ανάλυση Βιολογικών Αλληλουχιών
ΜΠΑΓΚΟΣ ΠΑΝΤΕΛΕΗΜΩΝ, ΧΑΤΖΗΓΕΩΡΓΙΟΥ ΑΡΤΕΜΙΣ-ΓΕΩΡΓΙΑ
Στοχαστική μελέτη βιολογικών αλληλουχιών (Εντροπία, Σχετική Εντροπία, Αμοιβαία Πληροφορία). Κατά ζεύγη στοίχιση αλληλουχιών (δυναμικός προγραμματισμός, ολική και τοπική στοίχιση – αλγόριθμος των Needleman και Wunch, αλγόριθμος των Smith και Waterman, υπολογισμός της στατιστικής σημαντικότητας της στοίχισης, πίνακες ομοιότητας και η σημασία τους, ποινές για τα κενά, ευριστικές μέθοδοι για αναζήτηση ομοιοτήτων σε βάσεις δεδομένων BLAST, FASTA). Πολλαπλή στοίχιση αλληλουχιών (Πολυδιάστατοι αλγόριθμοι δυναμικού προγραμματισμού, ευριστικές μέθοδοι πολλαπλής στοίχισης ακολουθιών – CLUSTAL, KALIGN, MUSCLE, T-Coffee. Αξιολόγηση των πολλαπλών στοιχίσεων). Αναζήτηση προτύπων σε αλληλουχίες (Κανονικές εκφράσεις, PROSITE, weight matrices, profiles, PSSMs, PSI-BLAST, PHI-BLAST). Φυλογενετική Ανάλυση (Βασικές αρχές φυλογενετικής, δέντρα, στοχαστικά μοντέλα της εξελικτικής διαδικασίας, μέθοδοι βασισμένες στους χαρακτήρες, μέθοδοι βασισμένες στην απόσταση). Αλγόριθμοι πρόγνωσης στηριζόμενοι στην ακολουθία πρωτεϊνών και DNA (Πρόγνωση δευτεροταγούς δομής πρωτεϊνών και RNA, πρόγνωση διαμεμβρανικών τμημάτων πρωτεϊνών και προσανατολισμού τους, εύρεση πιθανών γονιδίων σε ακολουθίες DNA). Hidden Markov Models (Oι αλγόριθμοι forward και backward, αποκωδικοποίηση, εκτίμηση παραμέτρων, ειδικές τροποποιήσεις του Hidden Markov Model για βιολογικά δεδομένα). Νευρωνικά Δίκτυα στη Βιοπληροφορική (Εισαγωγή στα Νευρωνικά Δίκτυα, Εφαρμογές). Συγκριτική και υπολογιστική γονιδιωματική (μέθοδοι ανάλυσης γονιδωμάτων, εφαρμογές). Δομική βιοπληροφορική (Αναπαράσταση βιολογικών δομών, αναγνώριση πρωτεϊνικού διπλώματος, προσαρμογή και υπέρθεση δομών στο χώρο, συγκριτική προτυποποίηση με βάση την ομολογία, Αγκυροβόληση δομών). Υπολογιστικές Γραμματικές (Η ιεραρχία του Τσόμσκι, παραδείγματα και εφαρμογές -αναδίπλωση RNA, πρωτεϊνών).
ΛιγότεραΣτοχαστική μελέτη βιολογικών αλληλουχιών (Εντροπία, Σχετική Εντροπία, Αμοιβαία Πληροφορία). Κατά ζεύγη στοίχιση αλληλουχιών (δυναμικός προγραμματισμός, ολική και τοπική στοίχιση – αλγόριθμος των Needleman και Wunch, αλγόριθμος των Smith και Waterman, υπολογισμός της στατιστικής σημαντικότητας της στοίχισης, πίνακες ομοιότητας και η σημασία τους, ποινές για τα κενά, ευριστικές μέθοδοι για αναζήτηση ομοιοτήτων σε βάσεις δεδομένων BLAST, FASTA). Πολλαπλή στοίχιση αλληλουχιών (Πολυδιάστατοι αλγόριθμοι δυναμικού προγραμματισμού, ευριστικές μέθοδοι πολλαπλής στοίχισης ακολουθιών – CLUSTAL, KALIGN, MUSCLE, T-Coffee. Αξιολόγηση των πολλαπλών στοιχίσεων). Αναζήτηση προτύπων σε αλληλουχίες (Κανονικές εκφράσεις, PROSITE, weight matrices, profiles, PSSMs, PSI-BLAST, PHI-BLAST). Φυλογενετική Ανάλυση (Βασικές αρχές φυλογενετικής, δέντρα, στοχαστικά μοντέλα της εξελικτικής διαδικασίας, μέθοδοι βασισμένες στους χαρακτήρες, μέθοδοι βασισμένες στην απόσταση). Αλγόριθμοι πρόγνωσης στηριζόμενοι στην ακολο
Στοχαστική μελέτη βιολογικών αλληλουχιών (Εντροπία, Σχετική Εντροπία, Αμοιβαία Πληροφορία). Κατά ζεύγη στοίχιση αλληλουχιών (δυναμικός προγραμματισμός, ολική και τοπική στοίχιση – αλγόριθμος των Needleman και Wunch, αλγόριθμος των Smith και Waterman, υπολογισμός της στατιστικής σημαντικότητας της στοίχισης, πίνακες ομοιότητας και η σημασία τους, ποινές για τα κενά, ευριστικές μέθοδοι για αναζήτηση ομοιοτήτων σε βάσεις δεδομένων BLAST, FASTA). Πολλαπλή στοίχιση αλληλουχιών (Πολυδιάστατοι αλγόριθμοι δυναμικού προγραμματισμού, ευριστικές μέθοδοι πολλαπλής στοίχισης ακολουθιών – CLUSTAL, KALIGN, MUSCLE, T-Coffee. Αξιολόγηση των πολλαπλών στοιχίσεων). Αναζήτηση προτύπων σε αλληλουχίες (Κανονικές εκφράσεις, PROSITE, weight matrices, profiles, PSSMs, PSI-BLAST, PHI-BLAST). Φυλογενετική Ανάλυση (Βασικές αρχές φυλογενετικής, δέντρα, στοχαστικά μοντέλα της εξελικτικής διαδικασίας, μέθοδοι βασισμένες στους χαρακτήρες, μέθοδοι βασισμένες στην απόσταση). Αλγόριθμοι πρόγνωσης στηριζόμενοι στην ακολο
Περίγραμμα
Βιβλιογραφία
-
Μπάγκος, Π., 2015. Βιοπληροφορική. [ηλεκτρ. βιβλ.] Αθήνα:Σύνδεσμος Ελληνικών Ακαδημαϊκών Βιβλιοθηκών. Διαθέσιμο στο: http://hdl.handle.net/11419/5016
-
Νικολάου, Χ., Χουβαρδάς, Π., 2015. Υπολογιστική βιολογία. [ηλεκτρ. βιβλ.] Αθήνα:Σύνδεσμος Ελληνικών Ακαδημαϊκών Βιβλιοθηκών. Διαθέσιμο στο: http://hdl.handle.net/11419/1577
- Shawn T. O’Neil. A Primer for Computational Biology https://open.oregonstate.education/computationalbiology/
- Jens Stoye et al. Algorithms for Phylogenetic Reconstructions http://profs.scienze.univr.it/~liptak/ALBioinfo/files/PhylogenetikSkript2009.pdf
- Jens Stoye et al. Sequence Analysis http://profs.scienze.univr.it/~liptak/ALBioinfo/files/sequence_analysis.pdf
- Sabu M. Thampi. Introduction to Bioinformatics https://arxiv.org/abs/0911.4230
- David A. Hendrix. Applied Bioinformatics https://open.oregonstate.education/appliedbioinformatics/
- Computational Biology - Genomes, Networks, and Evolution (Kellis et al.) https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Computational_Biology/Book%3A_Computational_Biology_-_Genomes_Networks_and_Evolution_(Kellis_et_al.)
- Keith Bradnam & Ian Korf. Unix and Perl Primer for Biologists http://korflab.ucdavis.edu/Unix_and_Perl/current.pdf
- Martin Jones. Python for Biologists http://userpages.fu-berlin.de/digga/p4b.pdf
- Learning To Program With Perl https://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/training/Perl%20Introduction.pdf
- Avril Coghlan . A Little Book of R For Bioinformatics https://buildmedia.readthedocs.org/media/pdf/a-little-book-of-r-for-bioinformatics/latest/a-little-book-of-r-for-bioinformatics.pdf
Πρόγραμμα Διαλέξεων
Α/Α
Διδάσκων
Ημ/νία
Τίτλος Διάλεξης
Περιγραφή
1
Μπάγκος Π.
9-Oct
Εισαγωγή
Διάλεξη
2
Μπάγκος Π.
16-Oct
Στοίχιση Αλληλουχιών
Διάλεξη
3
Μπάγκος Π.
23-Oct
Πολλαπλή Στοίχιση
Διάλεξη
4
Μπάγκος Π., Κοντου Π.
30-Oct
Εργαστήριο Μεθόδων Στοίχισης και Πολλαπλής Στοίχισης
Εργαστηριακή Άσκηση
5
Μπάγκος Π.
6-Nov
Patterns-Profiles
Διάλεξη
6
Μπάγκος Π.
13-Nov
Φυλογενετικη Ανάλυση
Διάλεξη
7
Μπάγκος Π.
20-Nov
ΗΜΜ
Διάλεξη
8
Μπάγκος Π.
27-Nov
Μέθοδοι πρόγνωσης 1
Διάλεξη
9
Μπάγκος Π.
4-Dec
Αναζήτηση απομακρυσμένων ομολόγων
Διάλεξη
10
Μπάγκος Π., Κάνδυλας Δ, Κυλώνης Α
11-Dec
Εργαστήριο Μεθόδων Πρόγνωσης
Εργαστηριακή Άσκηση
11
Μπάγκος Π.
18-Dec
Υπολογιστικη γονιδιωματικη
Διάλεξη
12
Χατζηγεωργίου Α.
15-Jan
Ανάλυση κωδικών περιοχών (γονιδίων) με μεθόδους μηχανικής μάθησης
Διάλεξη
13
Περρακης Α.
22-Jan
Μέθοδοι πρόγνωσης 2
Διάλεξη
-
Μπάγκος, Π., 2015. Βιοπληροφορική. [ηλεκτρ. βιβλ.] Αθήνα:Σύνδεσμος Ελληνικών Ακαδημαϊκών Βιβλιοθηκών. Διαθέσιμο στο: http://hdl.handle.net/11419/5016
-
Νικολάου, Χ., Χουβαρδάς, Π., 2015. Υπολογιστική βιολογία. [ηλεκτρ. βιβλ.] Αθήνα:Σύνδεσμος Ελληνικών Ακαδημαϊκών Βιβλιοθηκών. Διαθέσιμο στο: http://hdl.handle.net/11419/1577
- Shawn T. O’Neil. A Primer for Computational Biology https://open.oregonstate.education/computationalbiology/
- Jens Stoye et al. Algorithms for Phylogenetic Reconstructions http://profs.scienze.univr.it/~liptak/ALBioinfo/files/PhylogenetikSkript2009.pdf
- Jens Stoye et al. Sequence Analysis http://profs.scienze.univr.it/~liptak/ALBioinfo/files/sequence_analysis.pdf
- Sabu M. Thampi. Introduction to Bioinformatics https://arxiv.org/abs/0911.4230
- David A. Hendrix. Applied Bioinformatics https://open.oregonstate.education/appliedbioinformatics/
- Computational Biology - Genomes, Networks, and Evolution (Kellis et al.) https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Computational_Biology/Book%3A_Computational_Biology_-_Genomes_Networks_and_Evolution_(Kellis_et_al.)
- Keith Bradnam & Ian Korf. Unix and Perl Primer for Biologists http://korflab.ucdavis.edu/Unix_and_Perl/current.pdf
- Martin Jones. Python for Biologists http://userpages.fu-berlin.de/digga/p4b.pdf
- Learning To Program With Perl https://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/training/Perl%20Introduction.pdf
- Avril Coghlan . A Little Book of R For Bioinformatics https://buildmedia.readthedocs.org/media/pdf/a-little-book-of-r-for-bioinformatics/latest/a-little-book-of-r-for-bioinformatics.pdf
| Α/Α | Διδάσκων | Ημ/νία | Τίτλος Διάλεξης | Περιγραφή |
| 1 | Μπάγκος Π. | 9-Oct | Εισαγωγή | Διάλεξη |
| 2 | Μπάγκος Π. | 16-Oct | Στοίχιση Αλληλουχιών | Διάλεξη |
| 3 | Μπάγκος Π. | 23-Oct | Πολλαπλή Στοίχιση | Διάλεξη |
| 4 | Μπάγκος Π., Κοντου Π. | 30-Oct | Εργαστήριο Μεθόδων Στοίχισης και Πολλαπλής Στοίχισης | Εργαστηριακή Άσκηση |
| 5 | Μπάγκος Π. | 6-Nov | Patterns-Profiles | Διάλεξη |
| 6 | Μπάγκος Π. | 13-Nov | Φυλογενετικη Ανάλυση | Διάλεξη |
| 7 | Μπάγκος Π. | 20-Nov | ΗΜΜ | Διάλεξη |
| 8 | Μπάγκος Π. | 27-Nov | Μέθοδοι πρόγνωσης 1 | Διάλεξη |
| 9 | Μπάγκος Π. | 4-Dec | Αναζήτηση απομακρυσμένων ομολόγων | Διάλεξη |
| 10 | Μπάγκος Π., Κάνδυλας Δ, Κυλώνης Α | 11-Dec | Εργαστήριο Μεθόδων Πρόγνωσης | Εργαστηριακή Άσκηση |
| 11 | Μπάγκος Π. | 18-Dec | Υπολογιστικη γονιδιωματικη | Διάλεξη |
| 12 | Χατζηγεωργίου Α. | 15-Jan | Ανάλυση κωδικών περιοχών (γονιδίων) με μεθόδους μηχανικής μάθησης | Διάλεξη |
| 13 | Περρακης Α. | 22-Jan | Μέθοδοι πρόγνωσης 2 | Διάλεξη |
Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται μέθοδοι κατά ζεύγη στοίχισης, αναζήτησης σε βάσεις δεδομένων, πολλαπλής στοίχισης και φυλογενετικής ανάλυσης
Στην ενότητα αυτή περιγράφονται μεθοδολογίες αναζήτησης προτύπων (patterns, profiles etc), Hidden Markov Models (CHMM, pHMM), αλλά και οι υπολογιστικές γραμματικές.
Στην ενότητα αυτή περιγράφονται μέθοδοι πρόγνωσης βασισμένες στην αλληλουχία πρωτεϊνών (πρόγνωση δευτεροταγούς δομής, πρόγνωση διαμεμβρανικών τμημάτων, πρόγνωση πεπτιδίων οδηγητών) αλλά και τα βασικά της δομικής βιοπληροφορικής
Στην ενότητα αυτή περιγράφονται μέθοδοι πρόγνωσης βασισμένες στην αλληλουχία DNA/RNA (ανάλυση κωδικών και μη κωδικών περιοχών με μεθόδους μηχανικής μάθησης) και μεθοδολογίες υπολογιστικής γονιδιωματικής
Εργαστηριακές ασκήσεις βιοπληροφορικής στη γλώσσα προγραμματισμού Perl και ασκήσεις στις μεθόδους στοίχισης, αναζήτησης σε βάσεις δεδομένων και πρόγνωσης δομής και λειτουργίας πρωτεϊνών
