Počkejte prosím...
Bioinformatics

Bioinformatics

Doktorský program, Fakulta chemické technologie
CHYBI CHARAKTERISTIKA PROGRAMU

The aim of the DSP programme is to educate specialists in bioinformatics, which is a combination of molecular and cell biology, biochemistry, statistics and computer science. Bioinformatics deals with the development of tools for the management of biological databases, algorithms for the processing of molecular-biological data and methods for the analysis and interpretation of relationships in these data. Most of the projects are biologically oriented with the aim to understand the complex context in the studied biological phenomena. However, we also run IT-oriented topics that include the development of algorithms or data processing methods.

Uplatnění

The combination of the education in natural sciences and informatics qualifies graduates to work in interdisciplinary teams. Graduates will find employment in a wide range of areas where data obtained by instrumental analysis of biological samples are processed. Graduates can also rely on a broad knowledge of informatics and can be successful in the development of software technologies, especially for data analytics. Graduates will further find employment in scientific infrastructures built in the Czech Republic within the framework of European operational programs. Due to the persisting lack of experts with an interdisciplinary education, graduates will also be easily employable outside the Czech Republic. Typical positions that DSP Bioinformatics graduate can hold: - researcher in basic or applied research in the public or private sector in the fields of biomedicine, clinical medicine, medical and pharmaceutical chemistry, food, agriculture, biotechnology or forensic science. Typical positions are postdoc, programmer, research associate, research fellow, project leader, project manager. - university lecturer in bioinformatics, computational biology, computational chemistry or applied informatics. Typical positions are assistant professor, assistant, lecturer. - software developer or data analyst in IT companies. - professional positions that require organizational and analytical skills and expertise not only in bioinformatics. Typical job positions include state administration at the highest management levels, organizations that are methodologically and organizationally engaged in science and research or non-profit and educational organizations.

Detaily programu

Jazyk výuky Anglický
Standardní doba studia 4 roky
Forma studia Prezenční
Garant studia doc. Mgr. Daniel Svozil, Ph.D.
Kód programu AD104
Místo studia Prague
Kapacita None studentů
Počet vypsaných prací 8

Vypsané disertační práce

Bioinformatické studie biochemické specificity G-kvadruplexu

Garantující pracoviště: Ústav informatiky a chemie, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programu: Bioinformatika
Vedoucí práce: Edward A. Curtis, Ph.D.

Anotace

G-kvadruplexy jsou nekanonické struktury nukleových kyselin, o nichž se předpokládá, že se účastní široké škály biologických procesů. Algoritmy, které se v současné době používají k identifikaci G-kvadruplexů v genomech, používají modely, ve kterých jsou strukturně odlišné třídy G-kvadruplexů, jako jsou ty s odlišnou polaritou vláken, seskupeny dohromady. Nicméně, objevující se nové studie naznačují, že tyto modely jsou příliš obecné, protože v některých případech nemohou rozlišit G-kvadruplexy s biochemicky odlišnými funkcemi. Abychom toto omezení vyřešili, provedeme řadu funkčních screenů využívajících knihoven G-kvadruplexů, v nichž se systematicky mění parametry, jako např. počet tetradů, délka smyčky a sekvence smyček. Data z těchto screenů budou použita při generování sekvenčních G-kvadruplex modelů specifických pro konkrétní funkce. Genomická distribuce těchto tříd G-kvadruplexů bude poté analyzována s ohledem na anotované genomické rysy, jako jsou místa začátku transkripce. Předpokládáme, že tato analýza odhalí genomická spojení, která jsou v současné době nedetekovatelná kvůli šumu z obecně používaných G-kvadruplex modelů.

Integrace fenotypizačních a funkčních genomových dat

Garantující pracoviště: Ústav informatiky a chemie, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programu: Bioinformatika
Vedoucí práce: Vendula Novosadoivá

Anotace

Pozice bioinformatika začíná být nezbytná pro každou vědeckou skupinu. Generování velkých datasetů omických dat vede k nezbytnosti vyvíjet nové výpočetní algoritmy za použití nástrojů jako je strojové učení a umělé inteligence, které umožní zpracovat i různorodá nestrukturovaná data.Naše skupina je součástí výzkumné infrastruktury Centra pro českou fenogenomiku (CCP), podílející se na systematické anotaci myšího genomu v rámci International Mouse Phenotyping Consortium (IMPC). Vytváříme myší linie, kde je deaktivován vždy jeden gen. Tyto linie jsou následně charakterizovány pomocí standardizované fenotypizační pipeliny. Data set z každého takto testovaného zvířete obsahuje více než 700 parametrů z různých oblastí. Tyto parametry zahrnují číselná, kategorická i obrazová data. Pro vybrané linie sbíráme i metabolomická data.Cilem PhD projektu je integrace všech dat generovaných jak v našem centru, tak v rámci celého IMPC. Propojení jednotlivých parametrů a nalezení korelací a kauzalitou mezi nimi a jejich případná sémantická analýza pomůže k lepšímu pochopení daného fenotypu. Zároveň znalost o funkci daného genu umožní matematické modelovaní fenotypu u genů zahrnutých v podobných či překrývajících se regulačních sítí.

Platforma pro vysokokapacitní analýzu transkriptomu

Garantující pracoviště: Ústav informatiky a chemie, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programu: Bioinformatika
Vedoucí práce: RNDr. Petr Bartůněk, CSc.

Anotace

Cílem projektu je vyvinout platformu pro robustní vysokokapacitní sekvenování a bioinformatické postupy pro analýzu genové exprese v chemické biologii a při vývoji léčiv. Postupy, které jsou v současnosti používané v akademickém výzkumu a farmaceutickém vývoji, jsou limitované vysokou cenou a nízkou propustností. V rámci projektu proto vyvineme zjednodušenou a cenově dostupnou strategii přípravy a multiplexování vzorků pro vysokokapacitní transkriptomovou analýzu v 384/1536-jamkovém formátu. Vliv chemických sloučenin na transkriptom bude korelován s mechanismem jejich účinku (MoA), což umožní studium mechanismů účinku a biologických aktivit nových sloučenin. Tuto platformu bude navíc možné v kombinaci s editací genomu metodou CRISPR použít k popisu funkce genů v buňkách a organismech.

Použití pokročilých molekulární metod v analýze bakteriální patogeneze

Garantující pracoviště: Ústav informatiky a chemie, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programech: Mikrobiologie, Microbiology, Bioinformatika
Vedoucí práce: Mgr. Jan Pačes, Ph.D.

Anotace

Klasické bordetely, které zahrnují B. pertussis, B. parapertussis a B. bronchiseptica,jsou původci onemocnění černým kašlem u lidí (B. pertussis, B. parapertussis) a řady dalších respiračních onemocnění u ostatních savců (B. parapertussis, B. bronchiseptica). Tyto patogenní bakterie používají sekreční aparát typu III k přímé dopravě cytotoxického efektoru BteA do cytosolu savčích buněk. Nicméně jen velmi málo se ví o tom jak efektor BteA působí a jak přispívá k rozdílné biologii infekcí klasických bordetel. Cílem dizertační práce bude identifikovat geny zajišťující citlivost buněk k cytotoxicitě zprostředkované BteA efektorem. Transdukce CRISPR/Cas9 gRNA knihovny bude provedena za pomoci lentivirů, a buňky budou dále vystaveny selekčnímu tlaku bordetelové infekce. Následně dojde k izolaci genomové DNA z přeživších buněk a next-generation sequencing genomové DNA. Po analýze získaných sekvenačních dat, budou kandidátní geny dále validovány a dojde k určení důležitých signálních a biosyntetických drah pro cytotoxicitu zprostředkovanou BteA.

Struktury mikrobiálních společenstev při změnách ve využívání půdy

Garantující pracoviště: Ústav informatiky a chemie, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programu: Bioinformatika
Vedoucí práce: Mgr. Jan Pačes, Ph.D.

Anotace

Půda je pravděpodobně nejrozmanitější mikrobiální prostředí na Zemi. Pochopení struktur, které kontrolují biologické entity v takto bohatém prostředí, je zajímavé pro mnoho oblastí biologických věd, od ekologie a mikrobiologie životního prostředí po zemědělství, biotechnologii a zdravotnictví. Důsledky lidské činnosti, jako jsou změny ve využívání půdy, vedly ke zvýšení teplot a kontaminaci půdy dusíkem s přímým dopadem na mikrobiální biomasu a její funkční profily. Současné metody studia mikrobiálních komunit vytvářejí data, která umožňují identifikovat latentní proměnné, které mohou řídit tyto změny v mikrobiálních komunitách a s přihlédnutím k síle sekvenování také popsat celé mikrobiální komunity a jejich vztah k environmentálním datům. Obor však naráží na limitace spojené se shromažďováním, zpracováním a analýzou získaných dat standardizovaným způsobem a s odbornou interpretací výsledků. Navrhovaným řešením tohoto problému by bylo vytvoření veřejné databáze, kterou by bylo možné spolu se standardními metodikami použít pro identifikaci latentních proměnných a tedy popisu druhové odezvy na změny životního prostředí.

Transkriptomová analýza akutních a degenerativních poruch centrální nervové soustavy

Garantující pracoviště: Ústav informatiky a chemie, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programu: Bioinformatika

Anotace

V posledních desetiletích se naše znalosti o molekulárních principech života podstatně rozšířily. Technické průlomy z fyziky, chemie a biologie usnadnily vývoj nových technologií produkující značné množství dat. Zejména metoda RNA sekvenování (RNA-Seq) dramaticka ovlivnila současnou podobu mnoha vědních oborů. Ačkoli je v současné době snadné produkovat velké množství RNA-Seq dat, jejich analýza, vizualizace a interpretace představuje podstatnou překážku budoucího vývoje. Hlavním cílem této práce je vyvinout a implementovat postupy pro analýzu různých typů RNA-Seq datasetů generovaných při studiu akutních (mrtvice, poranění míchy) a degenerativních poruch (amyotrofická laterální skleróza a Alexanderova choroba) v centrálním nervovém systému. Spektrum datových setů zahrnuje standardní RNA-Seq data, analýzu malých RNA či analýzu tisíců jednotlivých buněk (tzv. single-cell RNA-Seq data analýzu). Vzhledem k tomu, že RNA-Seq je rychle se rozvíjejícím oborem, bude hlavní důraz kladen na vývoj, aplikaci a zdokonalování nových algoritmů a bioinformatických nástrojů pokrývajících různé kroky analýzy dat, včetně zpracování surových dat, kontroly kvality, normalizace, vizualizace a integrační analýzy.

Vývoj algoritmů strojového učení pro predikci aktivity terpen-syntáz

Garantující pracoviště: Ústav informatiky a chemie, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programu: Bioinformatika
Vedoucí práce: Ing. Tomáš Pluskal, Ph.D.

Anotace

Bioaktivní rostlinné metabolity jsou důležitým zdrojem chemických koster pro vývoj nových léčiv. Naše skupina vytváří nové, moderní postupy pro využití biosyntetického potenciálu rostlinného metabolismu za účelem zlepšení lidského zdraví. Jeden ze zajímavých problémů je predikce aktivity enzymů z jejich sekvence aminokyselin pomocí výpočetních metod. V tomto projektu budeme vyvíjet platformy strojového učení (např. hluboké neuronové sítě) pro predikci chemických struktur produkovaných jednou specifickou třídou rostlinných enzymů, terpen-syntázami. Tyto enzymy jsou zodpovědné za generování nejrozsáhlejší a nejrozmanitější třídy rostlinných metabolitů, které mají mnoho léčebných a průmyslových uplatnění. Jako vedlejší projekty bude student vyvíjet výpočetní postupy pro analýzu dat z hmotnostní spektrometrie, metabolomiky, molekulárních sítí, a de novo rekonstrukce transkriptomů. Reference: 1. Christianson, D. W. Structural and Chemical Biology of Terpenoid Cyclases. Chem. Rev. 117, 11570–11648 (2017) 2. Vattekkatte, A., Garms, S., Brandt, W. & Boland, W. Enhanced structural diversity in terpenoid biosynthesis: enzymes, substrates and cofactors. Org. Biomol. Chem. 16, 348–362 (2018)

Úloha PRDM9 histonové metyltransferázy v genetické rekombinaci a rerpodukční izolaci mezi druhy

Garantující pracoviště: Ústav informatiky a chemie, Fakulta chemické technologie
Dále nabízena v programu: Bioinformatika

Anotace

Gen Prdm9 determinuje lokalizaci meiotických rekombinačních hotspotů v genomu myší, lidí a dalších savců. V naší laboratoři jsme objevili další funkci Prdm9 coby hlavního genu hybridní sterility odpovědného za neplodnost hybridů mezi blízkými druhy myší. Pro ověření Prdm9 coby prvního speciačního genů obratlovců budeme testovat různé kombinace Prdm9 alel celogenomovým mapováním PRDM9 hotspotů a jejich korelací k fenotypům fertility. Optické mapy ve velkém měřítku a mapy genomických hotspotů rekombinace budou generovány technologií Bionano optického mapování a Illumina ChIP-seq technologií. Cílem této PhD práce bude analyzovat získané datasety pomocí bioinformatických nástrojů s perspektivou získání korelací mezi mapami myší s různými fenotypy a určení klíčových komponent genomické a rekombinační struktury zásadních pro hybridní sterilitu.


VŠCHT Praha
Technická 5
166 28 Praha 6 – Dejvice
IČO: 60461373
DIČ: CZ60461373

Datová schránka: sp4j9ch

Copyright VŠCHT Praha 2014
Za informace odpovídá Oddělení komunikace, technický správce Výpočetní centrum
zobrazit plnou verzi