| DZIEKAN i RADA WYDZIAŁU ELEKTROTECHNIKI, AUTOMATYKI, INFORMATYKI i INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ AKADEMII GÓRNICZO-HUTNICZEJ im. ST. STASZICA W KRAKOWIE | |
|---|---|
| zapraszają na publiczną dyskusję nad rozprawą doktorską mgr inż. Krzysztofa Sarapaty |
|
| MODEL BIOCYBERNETYCZNY W ANALIZIE SEKWENCJI GENOMU CZŁOWIEKA | |
| Termin: | 12 kwietnia 2017 roku o godz. 13:00 |
| Miejsce: | pawilon B-1, sala 4 Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków |
| PROMOTORZY: | Prof. dr hab. inż. Ryszard Tadeusiewicz - Akademia Górniczo- Hutnicza |
| Prof. dr hab. Marek Sanak - Uniwersytet Jagielloński | |
| RECENZENCI: | Prof. dr hab. inż. Maciej Ogorzałek – Uniwersytet Jagielloński |
| Dr hab. Jacek Leluk, prof. n. - Uniwersytet Zielonogórski | |
| Z rozprawą doktorską i opiniami recenzentów można się zapoznać w Czytelni Biblioteki Głównej AGH, al. Mickiewicza 30 |
|
Model biocybernetyczny w analizie sekwencji genomu człowieka
mgr inż. Krzysztof Sarapata
Promotorzy:
Prof. dr hab. inż. Ryszard Tadeusiewicz - Akademia Górniczo- Hutnicza
Prof. dr hab. Marek Sanak - Uniwersytet Jagielloński
Dyscyplina: Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna
Cybernetyka stawiając regulację na pierwszym miejscu operuje założonym celem. Wybierając dany cel należy szczegółowo rozważyć jego aksjologiczne znaczenie.
Eksperymenty badające proces interferencji RNA a priori zakładają nadrzędny sposób tej regulacji. Mechanika tego procesu polega na łączeniu się w pary cząsteczki miRNA i odpowiedniego komplementarnego odcinka transkryptu. To łączenie się, czyli hybrydyzacja, doprowadza do degradacji transkryptu lub hamowania jego translacji do białka, realizując w ten sposób ujemne sprzężenie zwrotne korygujące ekspresją genów na poziomie odpowiednich transkryptów w cytoplazmie.
Założona idea tego procesu zakłada nieprecyzyjność działania czynników transkrypcyjnych w kwestii bilansowania podaży i popytu na transkrypty. Czynniki transkrypcyjne stanowią podstawowy element regulacji procesu transkrypcji. Mechanizm interferencji RNA nie rozstrzyga, czy owa nadprodukcja transkryptów podyktowana została czynnikiem patogennym, czy jest niedoskonałością samą w sobie wcześniejszych etapów regulacji genów. Niejasność mechanizmu interferencji RNA związana jest także z niską komplementarnością hybrydyzujących cząsteczek.
Narzędzia bioinformatyczne służące do predykcji targetów usprawniają procedury weryfikacji i walidacji eksperymentalnej wytypowanych targetów. Rozpoznanie rzeczywistych targetów in situ stanowi podstawę poznania i pełnego zrozumienia mechanizmu RNAi.
W niniejszej pracy przeprowadzono interpretację mechanizmu postranskrypcyjnej regulacji genów w ujęciu biocybernetycznym. Zaproponowano rozwinięcie modelu TargetScore do modelu biTargetScore służącego predykcji par interakcji miRNA/transkrypt. W pracy zrealizowano jego implementacje, a następnie przeprowadzono walidację.
Zaproponowany w pracy model biTargetScore integruje większy zasób informacji w porównaniu do modelu TargetScore. Uwzględnienie bezpośrednich i pośrednich czynników pozwala lepiej rozpoznać rzeczywiste cele miRNA. Integracja różnych zasobów w modelu obejmuje: informację kontekstową sekwencji miejsca wiązania, zmienność poziomu ekspresji miRNA oraz mRNA, konserwatywność filogenetyczną regionów sekwencji miejsca wiązania. Każdy z tych zasobów zostaje aproksymowany modelemVariationalBayesian-GaussianMixture Model (VB-GMM).
Model biTargetScore został porównany z innymi narzędziami bioinformatycznymi do predykcji, wykazując nad nimi przewagę, wyrażającą się przez poprawę jakości rozpoznania targetów. Do weryfikacji poprawności budowanego modelu wykorzystano informacje o ekspresji cząsteczek miRNAs z eksperymentu Astma zrealizowanego w Zakładzie Biologii Molekularnej i Genetyki Klinicznej CMUJ oraz skorzystano z bazy publicznie dostępnych zweryfikowanych eksperymentalnie targetów.
W pracy zwrócono uwagę na istotność założeń modelu jakościowego, opisującego mechanizm RNAi oraz na sposób przeprowadzenia wnioskowania z uzyskanych wyników predykcji. Podjęto próbę wyjaśnienia przyczyn i wskazania trudności przetwarzania danych stochastycznych, pochodzących z eksperymentów mikromacierzowych. Wieloetapowość ich statystycznego przetwarzania wymaga staranności i świadomości wprowadzanych przez każdy etap uproszczeń czy uogólnień. W pracy wskazano dalszy kierunek badań rozwijający integracje technicznych rozwiązań z mechanizmem RNAi na przykładzie odkrytego przez Sergeya Petoukhova sposobu degeneracji kodu genetycznego.
Rozprawa udostępniona publicznie Rozprawa doktorska