CG020 Genomika

Přírodovědecká fakulta
podzim 2019
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus 2 za zk). Ukončení: zk.
Vyučující
doc. RNDr. Jan Hejátko, Ph.D. (přednášející), prof. RNDr. Jiří Fajkus, CSc. (zástupce)
RNDr. Roman Hobza, Ph.D. (přednášející), doc. RNDr. Jan Hejátko, Ph.D. (zástupce)
RNDr. Hana Konečná (přednášející)
Mgr. Markéta Pernisová, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Kamil Růžička, Dr. rer. nat. (přednášející)
Mgr. Pavla Pospíšilová (pomocník)
Garance
doc. RNDr. Jan Hejátko, Ph.D.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Pá 9:00–10:50 B11/305
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
předmět má 8 mateřských oborů, zobrazit
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 (C7301), v jejichž rámci si budou moci studenti většinu z teoretických poznatků vyzkoušet v praxi.
Výstupy z učení
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
  • Základy bioinformatiky
  • Teorie základních bioinformatických nástrojů, základy práce s genomovými databázemi.
  • Identifikace genů
  • Postupy a rozdíly v základních myšlenkových dogmatech reverzní a přímé genetiky. Identifikace genů in silico/ab initio i experimentální identifikace genů.
  • Přístupy reverzní genetiky
  • Metody identifikace a analýzy sekvenčně specifických mutantů,analýza fenotypu a potvrzení příčinné souvislosti mezi fenotypem a inzerční mutací. Umlčování genů pomocí RNAi, genové editace poomocí CRISPR/Cas9.
  • Přístupy genetiky přímé
  • Využití knihoven inzerčních mutantů v postupech přímé genetiky; vyhledávání v knihovnách inzerčních mutantů a identifikace mutovaného lokusu. Využití knihoven bodových mutantů v přímé genetice.
  • Protein-proteinové interakce, význam a využití ve funkční genomice
  • Funkční význam a přístupy k analýze proteinových interakcí in vivo. Význam interakcí NA a proteinů v živých systémech.
  • Přístupy funkční genomiky
  • Analýza genové exprese, metody identifikace funkce genů pomocí přístupů získané funkce. Fenotypové profilování. Metody využívané ve funkční genomice rostlin. Chemická genetika.
  • Moderní postupy funkční genomiky
  • Next-gen sequencing a jeho využití v genomice. Metody a význam zpracování dat výstupů sekvenečních studíí a expresních studií. Tkáňově a buněčně specifická analýza genová exprese.
  • Strukturní genomika
  • Základní strukturní rysy organizace genomů jednotlivých organizmů včetně člověka. Kódující a nekódující DNA. Vnitrodruhová a mezidruhová variabilita na úrovni genomu, poolymorfizmy na úrovni jednotlivých nukleotidů (SNPs) a lokusy kvantitativních znaků (QTLs).
  • Úloha lokalizace 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. GFP fůze, imunolokalizace, moderní metody detekce (FLIM, FRAP, fotoaktivovatelné proteiny, FCS).
  • Genomika a systémová biologie
  • Definice systémové biologie a jejich přístupů. Mechanismus působení genů, mechanismy genových interakcí a metody jejich analýzy. Počítačové modelování genových regulačních sítí. Regulace jednotlivých genů vs. integrované genomové okruhy a princip genového vypínače.
  • Praktické aplikace funkční genomiky
  • Šlechtění rostlin, individualizovaná medicína, pokročilé biotechnologie (produkce protilátek v rostlinách (imunomodulace), produkce terapeuticky využitelných látek, doplňky stravy). Význam a bezpečnost GMO.
Literatura
    doporučená literatura
  • SAMUELSSON, Tore. Genomics and bioinformatics : an introduction to programming tools for life scientists. Cambridge: Cambridge University Press, 2012, xvii, 338. ISBN 9781107008564. info
  • Genomics. Edited by Isidore Rigoutsos - G. Stephanopoulos. New York: Oxford University Press, 2007, xxi, 314 p. ISBN 9780195300819. info
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 jsou dostupné on-line. Typ závěrečné zkoušky: Písemná zkouška. Test se sestává ze 40 otázek bodovaných dle obtížnosti (1-4 body), celkový maximální zisk je 100 bodů. Kritéria hodnocení testu řádné zkoušky jsou následující: 100-95 bodů A, 94-88 bodů B, 87-80 bodů C, 79-70 bodů D, 69-58 bodů E, <58 bodů F.
Navazující předměty
Informace učitele
http://genpro.sci.muni.cz/
Předmět CG020 také nahrazuje předmět C7201, který se již nebude vypisovat. Absolvování nebo současný zápis této přednášky je nezbytnou podmínkou pro zápis předmětu C7301 Základy genomiky-cvičení. Tímto se omlouvám všem studentům, zejména pak studentům nového PGS oboru genomika a proteomika, na které z kapacitních důvodů nezbylo místo pro zápis C7301. 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 "C7301 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
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2010 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.