Serwisy internetowe Uniwersytetu Warszawskiego Nie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Genomika i transkryptomika

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 1400-216GTR Kod Erasmus / ISCED: 13.104 / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Genomika i transkryptomika
Jednostka: Wydział Biologii
Grupy: Przedmioty DOWOLNEGO WYBORU
Przedmioty specjalizacyjne, BIOTECHNOLOGIA, BIOTECHNOLOGIA MOLEKULARNA, II stopień
Przedmioty specjalizacyjne, BIOTECHNOLOGIA, MIKROBIOLOGIA STOSOWANA, II stopień
Punkty ECTS i inne: 6.00
Język prowadzenia: polski
Rodzaj przedmiotu:

fakultatywne

Założenia (opisowo):

W zrozumieniu oraz uzyskaniu najlepszych efektów kształcenia zdecydowanie pomocne będzie posiadanie wiedzy na temat budowy i funkcji kwasów nukleinowych w komórkach: prokariotycznej i eukariotycznej.

Tryb prowadzenia:

w sali

Skrócony opis:

Zaznajomienie z najbardziej nowoczesnymi metodami analiz wielkoskalowych na poziomie genomu i transkryptomu (na poziomie eksperymentalnym i bioinformatycznym), opartymi na ich wynikach podejściami teoretycznymi, stosowanymi dziś powszechnie w różnych dziedzinach biologii i medycyny. Przedstawione zostaną praktyczne zagadnienia dotyczące proponowanych analiz - mikromacierzowej i sekwencjonowania nowej generacji.

Studenci będą stosowali nowoczesne metody biologii molekularnej rozwinięte w ostatniej dekadzie: wykonają eksperyment z zastosowaniem mikromacierzy, skonstruują biblioteki i przeprowadzą sekwencjonowanie nowej generacji oraz zapoznają się z podstawowymi metodami bioinformatycznymi niezbędnymi do właściwej analizy danych genomicznych.

Pełny opis:

Wykłady:

Główna tematyka poruszana w czasie wykładów będzie obejmowała następujące zagadnienia:

1. Historię badań struktury i funkcji DNA i chromatyny

2. Najnowsze definicje genu i transkryptu, poziomy regulacji transkrypcji, proces alternatywnego składania genów

3. Podstawy technologii mikromacierzy i jej zastosowanie w analizie transkryptomów i genomów.

4. Historię rozwoju metod sekwencjonowania DNA.

5. Zasady planowania eksperymetów z zastosowaniem analiz wielkoskalowych.

6. Sposoby analizy danych otrzymanych z analiz wielkoskalowych.

7. Omówienie nowoczesnych metod analizy struktury i organizacji ludzkiego genomu.

9. Zastosowanie technologii mikromacierzy i sekwencjonowania w diagnostyce medycznej.

10. Znaczenie informacji epigenetycznej w rozwoju organizmów.

11. Zastosowanie sekwencjonowania w analizie różnorodności gatunkowej.

12. Omówienie wielkoskalowych testów fenotypowych w organizmach modelowych.

13. Wykorzystanie analiz wielkoskalowych w badaniach ewolucji człowieka.

14. Wykorzystanie metagenomiki w badaniach populacji mikroorganizmów z danego środowiska.

Zajęcia eksperymentalne będą wykonywane przez studentów samodzielnie, praca w parach.

Temat 1. Analiza, indukowanych zawałem serca, zmian transkryptomicznych w komórkach jednojądrzastych szczurzej krwi obwodowej, z wykorzystaniem mikromacierzy ekspresyjnych firmy Affymetrix - Gene 1.1 ST Array Strip.

Analizowany będzie RNA izolowany z komórek jednojądrzastych krwi obwodowej otrzymanej od szczurów z indukowanym zawałem serca oraz szczurów z grupy kontrolnej (zdrowych). Wykorzystany zostanie RNA izolowany w ramach projektu realizowanego w Zakładzie Genetyki IBB PAN.

Studenci poznają metodę izolacji RNA ze szczurzych komórka jednojądrzastych krwi obwodowej oraz wykonają analizy RNA, oceniając materiał pod względem jakościowym i ilościowym. Po zakwalifikowaniu materiału do analizy mikromacierzowej, studenci przygotują materiał do hybrydyzacji z mikromacierzą szczurzą typu Gene 1.1 ST oraz przeprowadzą hybrydyzację, znakowanie tego materiału oraz skanowanie 4 mikromacierzy wykorzystując urządzenie GeneAtlas firmy Affymetrix.

Wyniki uzyskane w eksperymencie analizowane będą przy użyciu programu do analizy danych Partek Genomics Suite. Studenci zapoznają się z funkcjami tego oprogramowania oraz przeprowadzą analizę danych otrzymanych w wyniku eksperymentu prowadzonego w czasie ćwiczeń a także danych uzyskanych w ramach projektu realizowanego w Zakładzie Genetyki IBB PAN.

Temat 2. Analiza mechanizmów regulacji transkrypcji oraz rola wybranych modyfikacji histonów rdzeniowych w tym procesie, przy użyciu sekwencjonowania nowej generacji.

Zajęcia maja na celu zapoznanie studentów z metodą sekwencjonowania nowej generacji. Ćwiczenia obejmować będą zarówno kolejne etapy walidacji i przygotowania materiału DNA do sekwencjonowania, jak i analizę danych otrzymanych z tej analizy.

Analizowane będzie DNA po immunoprecypitacji chromatyny z roślin Arabidopsis thaliana z użyciem przeciwciał do białek: Polimerazy RNA II oraz wybranych modyfikowanych posttranslacyjnie histonów rdzeniowych. Studenci będą oceniali ilość DNA metodą florymetryczną oraz jakość przy użyciu aparatu Bioanalyzer 2100. Następnie z wykorzystaniem gotowych kitów firmy Illumina studenci skonstruują biblioteki DNA zawierające fragmenty badanego DNA oflankowane sekwencjami adaptorowymi, które umożliwią ich hybrydyzację do komory do sekwencjonowania. Skonstruowane biblioteki studenci ocenią pod względem jakości (Bioanalyzer 2100) oraz ilości – metodą PCR w czasie rzeczywistym. Następnie przystąpią do hybrydyzacji bibliotek do komory do sekwencjonowania z użyciem aparatu cBot (Illumina), a następnie sekwencjonowania z użyciem maszyny HiScanSQ (Illumina). Otrzymane wyniki zostaną zanalizowane z użyciem programu CASAVA (Illumina) oraz oglądane w programie Integrated Genome Browser (BioViz).

Literatura:

Genomy. Nowe wydanie. TA Brown. PWN 2009

Efekty uczenia się:

Wiedza o budowie genomów eukariotycznych, strukturze chromatyny i regulacji ekspresji genów.

Wiedza o zastosowaniu mikromacierzy i sekwencjonowania nowej generacji w badaniach genomicznych i transkryptomicznych.

Planowanie eksperymentów z zastosowaniem metod wielkoskalowych oraz analizie danych otrzymanych w wyniku takich metod.

Samodzielne przeprowadzania eksperymentu z zastosowaniem technologii wielskoskalowych (mikromacierze i sekwencjonowanie nowej generacji).

Praca z kwasami nukleinowymi (DNA i RNA) i ocena ich jakości.

Umiejętność wykorzystania nowoczesnego sprzętu badawczego (system mikromacierzowy i sekwenator).

Umiejętność analizowania otrzymanych danych, przy użyciu nowoczesnego oprogramowania bioinformatycznego.

Absolwent jest gotowy do krytycznej oceny treści naukowych i popularnonaukowych.

Metody i kryteria oceniania:

Jako podsumowanie zajęć eksperymentalnych zostanie przeprowadzony test jednokrotnego wyboru sprawdzający wiedzę zdobytą podczas zajęć.

Zaliczenie testu będzie warunkiem przystąpienia do egzaminu w formie pisemnej.

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2020/21" (zakończony)

Okres: 2021-02-22 - 2021-06-13
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 60 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Roksana Iwanicka-Nowicka, Marta Koblowska
Prowadzący grup: Rafał Archacki, Paweł Golik, Roksana Iwanicka-Nowicka, Marta Koblowska, Helena Kossowska, Maciej Kotliński
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Skrócony opis:

2020/2021 semestr letni, tryb prowadzenia: zdalnie

Zaznajomienie z najbardziej nowoczesnymi metodami analiz wielkoskalowych na poziomie genomu i transkryptomu (na poziomie eksperymentalnym i bioinformatycznym), opartymi na ich wynikach podejściami teoretycznymi, stosowanymi dziś powszechnie w różnych dziedzinach biologii i medycyny. Przedstawione zostaną praktyczne zagadnienia dotyczące proponowanych analiz - mikromacierzowej i sekwencjonowania nowej generacji.

Studenci zapoznają się z nowoczesnymi metodami biologii molekularnej rozwiniętymi w ostatniej dekadzie, w tym z wszystkimi etapami eksperymentów z zastosowaniem mikromacierzy DNA, konstrukcją bibliotek do sekwencjonowania oraz sekwencjonowaniem nowej generacji. Studenci zaznajomią się z wybranymi narzędziami bioinformatycznymi służącymi do analizy danych transkryptomicznych i genomicznych.

Pełny opis:

2020/2021 semestr letni, tryb prowadzenia: zdalnie

Wykłady:

Główna tematyka poruszana w czasie wykładów będzie obejmowała następujące zagadnienia:

1. Historię badań DNA, RNA i chromatyny

2. Historię rozwoju technologii genomicznych i transkryptomicznych

3. Podstawy technologii mikromacierzy i jej zastosowanie w analizie transkryptomów i genomów.

4. Historię rozwoju metod sekwencjonowania kwasów nukleinowych.

5. Zasady planowania eksperymetów z zastosowaniem analiz wielkoskalowych.

6. Sposoby analizy danych otrzymanych z analiz wielkoskalowych.

7. Techniki mikromacierzy i sekwencjonowania w badaniach regulacji ekspresji genów.

8. Omówienie nowoczesnych metod analizy struktury i organizacji ludzkiego genomu.

9. Zastosowanie technologii mikromacierzy i sekwencjonowania w diagnostyce medycznej.

10. Metody służące poznaniu znaczenia informacji epigenetycznej w regulacji genów i rozwoju organizmów.

11. Omówienie wielkoskalowych testów fenotypowych w organizmach modelowych.

12. Wykorzystanie analiz wielkoskalowych w badaniach ewolucji człowieka.

13. Wykorzystanie metagenomiki w badaniach populacji mikroorganizmów z danego środowiska.

Zajęcia eksperymentalne będą prowadzone w formie pokazów, prezentacji oraz zadań do wykonywania przez studentów samodzielnie lub w niewielkich grupach.

Temat 1. Analiza transkryptomu będzie obejmowła technikiumożliwiające zidentyfikowanie odmiennie eksprymowanych genów oraz badanie alternatywnego składania genów.

Studenci poznają metody izolacji RNA oraz sposoby oceny otrzymanego materiału zarówno pod względem jakościowym i ilościowym. Następnie studenci zapoznają się z techniką analizy zmian poziomu trankryptów z wykorzystaniem ekspresyjnych mikromierzy DNA firmy Thermo Fisher Scientific. Studenci poznają metodykę przygotowania materiału do hybrydyzacji z mikromacierzą, wykorzystując różne procedury, zależnie od ilości i jakości RNA.Hybrydyzacja, płukanie i skanowanie mikromacierzy zostanie wykonane przy użyciu systemu Gene Atlas

Po zapoznaniu się z funkcjami programu do analizy danych mikromacierzowych - Transcriptome Analysis Console (TAC) Studenci przeprowadzą analizę danych otrzymanych podczas eksperymentu.

Następnie Studenci zapoznają się z kolejną techniką badania transkryptomu - RNA-seq. Zaznajomią się z metodami i etapami przygotowania bibliotek do sekwencjonowania nowej generacji oraz sposobami ich oceny jakościowej i ilościowej (m. in przy użyciu aparatu Bioanalyzer 2100). Na koniec przeprowadzą analizę danych transkryptomicznych z wykorzystaniem platformy Galaxy.

Temat 2. Analizy genomiczne

Na ćwiczeniach zaprezentowane zostaną techniki oparte o mikromacierze DNA firmy Illumina umożliwiające analizę zmienności oraz wzoru metylacji genomu człowieka. Studenci poznają metodykę przygotowania materiału do hybrydyzacji oraz kolejne etapy eksperymentu (hybrydyzacja, skanowanie) prowadzące do uzyskania danych z mikromacierzy.

Kolejną techniką zaprezentowaną w trakcie zajęć służącą do analizy DNA będzie sekwencjonowanie nowej generacji. Studenci poznają sposoby oceny wyizolowanego DNA zarówno pod względem jakościowym i ilościowym. Zaznajomią się z metodą przygotowania bibliotek DNA oraz kontrolą ich jakości (m. in przy użyciu aparatu Bioanalyzer 2100). Następnie zostanie wykonana analiza wyników w poszukiwaniu wariantów genetycznych mogących prowadzić do zmian fenotypowych.

Temat 3. Walidacja wyników uzyskanych technikami wielkoskalowymi

Do weryfikacji wyników uzyskanych w doświadczeniach mikromacierzowych oraz NGS używana jest technika PCR w czasie rzeczywistym. Na zajęciach studenci dowiedzą się jak zaplanować analizę mającą na celu weryfikację wyników uzyskanych technikami wielkoskalowymi. W szczególności zaprojektują startery do oceny ekspresji wybranych transkryptów lub izoform mRNA, dowiedzą się jak przeprowadzić optymalizację doświadczenia oraz analizę ilościową. Dodatkowo zapoznają się z techniką genotypowania z zastosowaniem PCR w czasie rzeczywistym.

Temat 4. Analiza funkcjonalna

Na zajęciach studenci będą korzystać z dostępnych narzędzi (np. g:Profiler) umożliwiających analizę funkcjonalną list genów otrzymanych po zastosowaniu technologii wysoko-przepustowych.

Efekty uczenia się: Wiedza o budowie genomów eukariotycznych, strukturze chromatyny i regulacji ekspresji genów.

Wiedza o zastosowaniu mikromacierzy i sekwencjonowania nowej generacji w badaniach genomicznych i transkryptomicznych.

Planowanie eksperymentów z zastosowaniem metod wielkoskalowych oraz analizie danych otrzymanych w wyniku takich metod.

Samodzielne przeprowadzania eksperymentu z zastosowaniem technologii wielskoskalowych (mikromacierze i sekwencjonowanie nowej generacji).

Praca z kwasami nukleinowymi (DNA i RNA) i ocena ich jakości.

Umiejętność wykorzystania nowoczesnego sprzętu badawczego (system mikromacierzowy i sekwenator).

Umiejętność analizowania otrzymanych danych, przy użyciu odpowiednich narzędzi bioinformatycznych.

Absolwent jest gotowy do krytycznej oceny treści naukowych i popularnonaukowych.

Metody i kryteria oceniania: Jako podsumowanie zajęć eksperymentalnych studenci, podzieleni na kilkuosobowe grupy, przeprowadzą analizę wybranych danych oraz zaprezentują wyniki. Prezentacja wyników będzie formą zaliczenia zajęć eksperymentalnych.

Egzamin zostanie przeprowadzony w formie łączącej pytania testowe jednokrotnego wyboru oraz pytania otwarte.

Literatura:

Genomy. TA Brown. PWN 2013

Uwagi:

Warunki przyjęcia:

Średnia ocen z wynikiem dobrym z przedmiotów pokrewnych.

Informacje o ocenach i preferencjach grup należy przesyłać na adres rejestracjanazajecia@biol.uw.edu.pl, zgodnie z instrukcją umieszczoną na stronie http://www.biol.uw.edu.pl/, w sekcji studia w zakładce SIATKA ZAJĘĆ REJESTRACJA ELEKTRONICZNA.

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Warszawski.