C7201 Základy genomiky

Přírodovědecká fakulta
podzim 2013
Rozsah
2/0/0. 1 kr. (příf plus uk plus > 4). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.
Vyučující
doc. RNDr. Jan Hejátko, Ph.D. (přednášející)
RNDr. Hana Konečná (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Jiří Fajkus, CSc.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. RNDr. Jan Hejátko, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Pá 12:00–13:50 B11/205
Předpoklady
Předpokladem pro porozumění předmětu je absolvování základů biochemie nebo molekulární biologie a genetiky.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Studenti získají teoretický přehled základních přístupů současné funkční genomiky: Teorie základních bioinformatických nástrojů, základy práce s genomovými databázemi, identifikace genové funkce in silico, cíleným umlčováním genů a přístupy získané funkce, fenotypové profilováni (DNA, RNA a proteinové čipy), metody identifikace a analýzy sekvenčně specifických mutantů, fragmentační analýza a poziční klonování, atd.. Přednáška je koncipována jako rozšířený úvod do navazujících praktických cvičení (Bi7201c), v jejichž rámci si budou moci studenti většinu z teoretických poznatků vyzkoušet v praxi. Na konci přednášky získají studenti přehled o moderních přístupech funkční genomiky. Studenti budou schopni použít a interpretovat informace uložené v genomových databázích, orientovat se v přístupech a problémech moderní biologie a tvůrčím způsobem se spolúčastnit jejího dalšího rozvoje.
Osnova
  • Úvod do genomiky.
  • Metody funkční genomiky.
  • Genomové databáze a základní nástroje bioinformatiky (typy databází, vyhledávání v databázích, vyhledávání podobných sekvencí [BLAST a FASTA], několikanásobné porovnávání sekvencí [CLUSTALW], vyhledávání v genomových databázích Arabidopsis thaliana,lokalizace genů na chromozomu, identifikace a analýza promotorových oblastí jednotlivých genů [ALIBABA], virtuální PCR).
  • In silico predikce genové funkce.
  • Přístupy přímé a revezní genetiky(metody získávání a identifikace sekvenčně specifických mutantů, sbírky mutantů a jejich analýza, fyzikální a chemická mutageneze, metody cíleného umlčování genů pomocí RNA interference).
  • Fragmentační analýza DNA a poziční klonování jako nástroje přímé genetiky.
  • Metody identifikace genů pomocí přístupů získané funkce(T-DNA aktivační mutageneze, ektopická exprese, systémy regulovatelné genové exprese).
  • Fenotypové profilování (cDNA, RNA a proteinové čipy, metabolické profilování, metody mikrodisekce, proteomické přístupy).
  • Southern blot a DNA molekulární hybridizace.
  • Identifikace a charakterizace inzerční mutace ve vybraném členu komplexní genové rodiny u Arabidopsis thaliana s využitím vyhledávání založeném na PCR.
  • Metody analýzy genové exprese (kvalitativní i kvantitativní metody, analýza exprese pomocí transkripční a translační fůze s reporterovým genem, Genevestigator).
  • Nové přístupy: Chemická genetika.
Literatura
  • Hunt, S.P., Livesey, F.J. (Editors). Functional Genomics : A Practical Approach. Practical Approach Series
  • Starkey, M.P., and Elaswarapu R. (Editors). Genomics Protocols. Methods in Molecular Biology, Vol 175
Výukové metody
Hlavní výukovou metodou jsou přednášky, obsahující konkrétní příklady vlastní vědecké praxe a demonstrace řešení konkrétních problémů spojených s využitím jednotlivých nástrojů funkční genomiky.
Metody hodnocení
Typ výuky: Docházka na přednášky není povinná, ale přítomnost studentů je velice žádoucí pro pochopení principů přístupů funkční genomiky; studijní materiály dostupné on-line jsou spíše doplňkové. Typ závěrečné zkoušky: Písemná zkouška.
Navazující předměty
Informace učitele
Tato přednáška je teotetickým základem k blokovým cvičením (Bi7201c) a její absolvování je nutným předpokladem k zápisu do cvičení. Přednáška bude zahrnovat teoretický úvod do současného pojetí funkční genomiky s důrazem na metody reverzní genetiky (metody identifikace sekvenčně specifických mutantů, analýza fenotypu), práce s databázemi a základními nástroji bioinformatiky a popis základních technik užívaných v současné, bouřlivě se rozvíjející molekulární biologii "postgenomového" věku (analýza transkriptomu a proteomu pomocí DNA, RNA a proteinových čipů i analýza expresních profilů jednotlivých genů, fragmentační analýza, poziční klonování, techniky transgenoze pro umlčování i aktivaci genů, atd.). Zdůrazněny budou zejména přístupy používané v naší laboratoři (Laboratoř molekulární fyziologie rostlin), která svým vybavením a znalostním zázemím umožňuje celou řadu těchto přístupů realizovat v praxi. Přednáška bude ukončena zkouškou, jejíž výsledky budou zároveň sloužit i jako doplňující kritérium při zápisu do cvičení. Doplňující informace o organizaci výuky v podzimním semestru 2012: Výuka bude probíhat v UKB, Kamenice 5, v učebně A11/306 a to každý pátek od 8:00 do cca 9:50. Přednášet budu vždy dvě (výukové) hodiny najednou a to pouze polovinu semestru. První přednáška proběhne v pátek 21.9. 2012. Tímto bych vás chtěl upozornit na možnost rozšířeného studia genomiky v rámci předmětu "CG020 Genomika", který jsme pro vás připravili v rámci nově akreditovaného magisterského oboru Biochemie genomů a proteomů (Genomika a proteomika); více k novému obooru na http://genpro.sci.muni.cz/. Oproti stávajícímu předmětu "Bi7201 Základy genomiky" došlo u předmětu "CG020 Genomika" k zařazení dalších kapitol týkajících se např. zíkávání a zpracování expresních dat metodami sekvenace příští generace (next-gen sequencig), strukturní genomiky (struktura virových, prokaryotických i eukaryotických genomů, vnitrodruhová a mezidruhová variabilita na úrovni genomu, atd.), úlohy lokalizací genových produktů v buňce (komunikace mezi jaderným a organelárními genomy, přenos signálu a transport proteinů přes jadernou mebránu, regulace na úrovni transportu RNA a posttranskripční regulace exprese, ...), přístupů systémové biologie (včetně metod počitačového modelování genových regulačních sítí (gene regulatory networks), regulace jednotlivých genů vs. integrované genomové okruhy, princip genového vypínače...), atd.. Na výuce tohoto předmětu se kromě mě budou podílet i další odborníci s velkou praktickou zkušeností z výzkumu: Dr. Roman Hobza, Biofyzikální ústav AV ČR a Centrum Haná, Olomouc (http://web.ibp.cz/cs/oddeleni/vyvojova-genetika-rostlin/informace-o-oddeleni/, http://www.cr-hana.eu/), Dr. Markéta Pernisová a Dr. Kamil Růžička, oba Funkční genomika a proteomika rostlin, CEITEC-MU (http://www.ceitec.muni.cz/index.php?option=com_content&view=article&id=112&Itemid=116&lang=cs). Tento předmět budu vyučovat první polovinu podzimního semestru společně s předmětem Bi7201 (vždy 2 hodiny týdně), poté přednáška pro ty z vás, kteří budete mít zapsaný předmět Bi7201 končí a výuka bude do konce semestru pokračovat výše zmíněným rozšířením v rámci výuky předmětu "CG020 Genomika". Podrobějsí info viz katalog předmětů (https://is.muni.cz/auth/predmet/sci/podzim2012/CG020). Pokud budete mít o tento rozšířený předmět zájem, zapisujte si jej tedy prosím pod novým kódem CG020. Vzhledem k velkému zájmu a kapacitnímu opmezení navazujícího předmětu "Bi7201c Základy genomiky, cvičení", budou při zápisu do tohoto předmětu upřednostněni zájemci, kteří budou mít zapsaný předmět CG020 (poskytne lepší teoretickou průpravu ke cvičením). Na základě svých předchozích zkušeností zde explicitně upozorňuji na to, že není možné přijít na opravný termín bez předchozího absolvování zkoušky v termínu řádném. Omlouvám se všem studentům, zejména nového PGS oboru Genomika a Proteomika, na které z kapacitních důvodů nezbylo místo. Cvičení probíhá v laboratořích, ve kterých běžně pracujeme a není možné je vyřadit z provozu na dobu delší než 3 týdny. Omezená kapacita cvičení je zárukou vaší kvalitní přípravy a z tohoto požadavku nemíním ustoupit. Nebudu proto umožňovat žádné výjimky, studenti oboru Genomika a Proteomika budou přednostně zařazování na potenciálně uvolněná místa. Prosím tedy studenty oboru Genomika a Proteomika, ale i ostatní studenty, kteří mají zájem o zařazení do tohoto seznamu "náhradníků", aby mi poslali potvrzení jejich zájmu e-mailem a do předmětu uvedli "Bi7201c, nahradnik". V této souvislosti velice apeluji na vaši kolegialitu. Pokud se cvičení nebudete moci z jakýchkoliv důvodů zúčastnit, dejte mi to prosím co nejdříve vědět a odhlašte se z příslušné seminární skupiny. Vlastni cvičení pak proběhne v arealu kampusu PřF (UKB) v Brne-Bohunicích, Kamenice 3, budova A2, 3.NP.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2014, podzim 2015.