Assembleren van het DNA van organismen uit miljoenen korte fragmenten

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Assembleren van het DNA van organismen uit miljoenen korte fragmenten"

Matthias Kuiper
5 jaren geleden
Aantal bezoeken:

korte stukjes DNA TCA TTC CGG GCT ACG Stap 2: De Bruijn graaf TCACGGTTCCGGACGCGGGCT

1 Assembleren van het DNA van organismen uit miljoenen korte fragmenten Stap 1: chemisch proces 1. CGGTTC 2. ACGCGG 3. TTCCGG 4. CGGGCT 5. TCACGG 6. CGGACG. korte stukjes DNA TCA TTC CGG GCT ACG Stap 2: De Bruijn graaf TCACGGTTCCGGACGCGGGCT TCACGGACGCGGTTCCGGGCT Stap 3: Reconstructie genoom Plato nr. 8399: Assembleren van het DNA van organismen uit miljoenen korte fragmenten.

Uitdagingen Doelstellingen Zeer grote datasets miljoenen tot miljardenreads enkele tot honderden GBytes aan input data Data bevatfouten sample contamination sequencing fouten insert length fouten

2 Uitdagingen Doelstellingen Zeer grote datasets miljoenen tot miljardenreads enkele tot honderden GBytes aan input data Data bevatfouten sample contamination sequencing fouten insert length fouten Parallelisatie (MPI, MapReduce) DNA data compressie Algoritmes voor de detectie en correctie van fouten. Genoom bevat herhalingen Verschillende reconstructies zijn mogelijk. Gebruik maken van paired end reads om correct genoom te assembleren. samenwerking met Plato nr. 8399: Assembleren van het DNA van organismen uit miljoenen korte fragmenten.

Enhanced suffix arrays: Geheugenefficiënte indexstructuren in de bioinformatica DNA bevat de informatie voor

ugent.be Het coderend DNA (1% van genoom) is het bouwplan voor een bepaald eiwit.

transcriptiesnelheid beïnvloeden Het zoeken van de locaties in het DNA waar deze regulerende eiwitten binden

3 Enhanced suffix arrays: Geheugenefficiënte indexstructuren in de bioinformatica DNA bevat de informatie voor eiwitsynthese Het uitlezen van die informatie gebeurt in een tweestapsproces: Contact: Het coderend DNA (1% van genoom) is het bouwplan voor een bepaald eiwit. Op het niet coderend DNA binden eiwitten die: De transcriptiemolecules helpen positioneren De transcriptiesnelheid beïnvloeden Het zoeken van de locaties in het DNA waar deze regulerende eiwitten binden is een uitdagend computationeel probleem in de bioinformatica. Plato nr. 8394: Enhanced suffix arrays: geheugenefficiënte indexstructuren in de bioinformatica.

Indexstructuren lenen zich ertoe om op efficiënte manier DNA te doorzoeken.

GByte voor per karakter volledig genoom!

uitdagender! Ontwerpt een duurzaam softwarepakket gebaseerd op ESA.

4 Indexstructuren lenen zich ertoe om op efficiënte manier DNA te doorzoeken. Het nadeel van indexstructuren is dat ze veel geheugen vereisen: Byte 120 a 200 GByte voor per karakter volledig genoom!! Enhanced suffix arrays (ESA) zijn veel compacter maar de bijhorende algoritmes een stuk uitdagender! Ontwerpt een duurzaam softwarepakket gebaseerd op ESA. Werkt mee aan geavanceerde detectie algoritmen. Mogelijkheid tot een doctoraat. Plato nr. 8394: Enhanced suffix arrays: geheugenefficiënte indexstructuren in de bioinformatica.

5 Graafgebaseerde similariteitsmaten voor de detectie van functioneel gelijkaardige genen in een gen interactienetwerk Genen zijn stukken functioneel DNA Genactiviteit bepaalt de functie van een cel in een organisme Produceren proteïnen of bouwstenen voor DNA verwerking Werken niet zelfstandig: genen participeren in complexe biologische processen door te interageren met omgevingsfactoren en andere genen => pathways (ketens) van genen die bijvoorbeeld verantwoordelijk zijn voor voortplanting, ziekteontwikkeling, celwandconstructie, Aflijnen van pathways is cruciaal in het begrijpen van celmechanismen, het ontwikkelen van geneesmiddelen, het gericht kruisen van planten om de droogteresitentie te verhogen, Plato nr. 8401: Graafgebaseerde similariteitsmaten in een gen interactienetwerk.

Doel Genen kunnen voorgesteld worden in een interactiegraaf Gen gen interacties kunnen

or verschillende organismen (b.v. gist, muis of mens) Stelling: nabijheid in een

bepaalde nabijheidsmaten gebruikt kunnen worden om genen te identificeren die

op grafen => Implementatie (c++, matlab) en testing met nadruk op performantie en

6 Doel Genen kunnen voorgesteld worden in een interactiegraaf Gen gen interacties kunnen gedownload worden uit publieke databases, voor verschillende organismen (b.v. gist, muis of mens) Stelling: nabijheid in een interactiegraaf is een maat voor de functionele similariteit van genen We onderzoeken of bepaalde nabijheidsmaten gebruikt kunnen worden om genen te identificeren die gelijkaardige biologische functies hebben Kortste paden Maximum flow Random walks Kernels op grafen => Implementatie (c++, matlab) en testing met nadruk op performantie en schaalbaarheid Evaluatie aan de hand van publieke databases met gekende genfuncties Plato nr. 8401: Graafgebaseerde similariteitsmaten in een gen interactienetwerk.

Zoeken naar graafmotieven met behulp van

7 Zoeken naar graafmotieven met behulp van parallelle programmeertechnieken Genen interageren en beinvloeden mekaar Clusters van functioneel gerelateerde genen werken als biologische eenheden. Netwerkenzijngroot(6.000 knopen en interacties) Plato nr. 8402: Zoeken naar graafmotieven met behulp van parallelle programmeertechnieken.

Doel Stap 1: het identificeren van elementaire graafmotieven in een

Stap 2: clusteren van graafmotieven in betekenisvolle biologische units.

Stap 3: het ontwikkelen van een parallel algoritme dat gebruik kan maken

8 Doel Stap 1: het identificeren van elementaire graafmotieven in een biologisch interactie netwerk. Stap 2: clusteren van graafmotieven in betekenisvolle biologische units. Optimaliseren van een score functie. Stap 3: het ontwikkelen van een parallel algoritme dat gebruik kan maken van een computer cluster om stap 1 en 2 aanzienlijk te versnellen. Plato nr. 8402: Zoeken naar graafmotieven met behulp van parallelle programmeertechnieken.

Vergelijkbare documenten

waarin de op dit moment relevante bron data als ook de analyse technieken worden geintegreerd.

waarin de op dit moment relevante bron data als ook de analyse technieken worden geintegreerd. 129 Samenvatting Bioinformatica is een interdisciplinair onderzoeksveld waarbij methoden uit de computer wetenschappen, wiskunde en statistiek worden gebruikt met het specifieke doel betekenis te geven