12-я Международная школа молодых ученых «Системная Биология и Биоинформатика» проходила с 14 по 20 сентября 2020 года. Основным и бессменным организатором школы являлся Институт цитологии и генетики СО РАН, в этом году – при поддержке Курчатовского геномного центра. Такие школы проходят ежегодно, начиная с 2008 года, цель – подготовка научных кадров по широкому спектру направлений в области современной биологии. Традиционно школа пользуются большим интересом у молодых ученых, аспирантов и студентов из России и десятка стран ближнего и дальнего зарубежья.
Более подробно о практических курсах, которые являются одной из главных составляющих программы, рассказали их руководители.
Екатерина Водясова, младший научный сотрудник ФИЦ ИнБЮМ, СевГУ, Севастополь (практика «Анализ уровня экспрессии таргетных генов с помощью метода RT-PCR»):
– Данный практический курс был направлен на освоение молекулярно-генетических методов, применяющихся в экспериментах по изучению влияния различных внешних или внутренних факторов на функционирование биологических систем. Для практики мы взяли актуальную научную задачу: изучили влияния глубокой гипоксии на жизнедеятельность устриц Crassostrea gigas. Это - важный промысловый объект Черного моря. В работе использовали разные подходы, в итоге, участниками были пройдены все этапы данного метода от поиска целевых генов до анализа результатов, включая всю «мокрую» (экспериментальную) часть данной работы.
Михаил Генаев, к.б.н., научный сотрудник отделения «Курчатовский геномный центр ИЦиГ СО РАН», Новосибирск (практика «Функциональная аннотация дифференциально экспрессируемых генов»):
– Мы занимались анализом дифференциальной экспрессии генов мидии черноморской в состоянии гипоксии. Отмечу, что мы работали с реальными данными, которые нам предоставил один из участников практики. Ранее они не анализировались не публиковались, поэтому заранее мы не могли предполагать, что из этого получится.
Растущие выбросы в бассейны рек, впадающих в Черное море, изменение численности мидий и продолжительности их жизни, как естественных фильтраторов воды, – решающие факторы, определяющие экологическую ситуацию в акватории. Помимо загрязнения прибрежной зоны моря, гипоксия стала постоянным фактором, приводящим к значительному омоложению возрастной популяции Mytilus galloprovincialis. Однако само влияние гипоксии на процессы метаболизма изучено недостаточно. Это и обусловило актуальность поставленной нами задачи.
Хочу отметить, что в ходе практики были получены интересные результаты (в частности, выявлены две последовательности с доменами белков теплового шока), которые планируется оформить в виде статьи для публикации в рецензируемом журнале.
Никита Иванисенко, младший научный сотрудник отделения «Курчатовский геномный центр ИЦиГ СО РАН», Новосибирск (практика «Компьютерное моделирование пространственных структур биомолекул»):
– Целью практических занятий было научиться работать с набором инструментов, которые сейчас принято использовать в области моделирования трёхмерных структур белков. С их помощью мы решали задачи по предсказанию мутаций, которые могут повлиять на проникновение вируса SARS-CoV-2 (ставшего причиной пандемии COVID-19) внутрь клетки, а также смоделировать способность разных лекарственных соединений связываться с вирусными мишенями. В результате совместной работы участников практики, были получены первые предсказания, эту работу безусловно, хотелось бы продолжить, учитывая актуальность для мирового здравоохранения темы борьбы с короновирусной инфекцией.
Федор Казанцев, младший научный сотрудник отделения «Курчатовский геномный центр ИЦиГ СО РАН», Новосибирск (практика «От генома к модели»):
– Целью практических занятий было показать набор методов и техник, благодаря которым по имеющейся аннотации генома прокариотического организма можно не только визуализировать в виде графа потенциально реализующиеся процессы, но и построить математическую модель выбранных процессов. За 20 часов занятий студенты самостоятельно написали ряд программ на языке Python: 1) программы для загрузки геномов из международных банков геномных данных и их обработки; 2) программы автоматического извлечения информации по ферментативным реакциям из интернет доступных баз данных; 3) программы по переводу полученной информации в форматы инструментов визуализации графов и сред моделирования. Несмотря на кажущуюся сложность, участники успешно справились с поставленными задачами. К моему удивлению, в качестве студентов были не только студенты магистратуры, но и состоявшиеся ученые, желающие освоить новое для себя направление - биоинформатику.
Алексей Корженков, научный сотрудник НИЦ КИ, Москва (практика «Сборка и аннотация геномов прокариот»):
– Название практики говорит само за себя. Мы действительно собирали и аннотировали геномы бактерий на основе сырых данных, взятых из публичного банка данных NCBI. Далее, выбрав лучшую сборку, производили аннотацию геномов, т.е. предсказание белок-кодирующих генов в конкретном геноме, поиск вторичных метаболитов и определение таксономической принадлежности. Для аннотирования мы использовали как локально установленные программы, так и онлайн-сервисы.
Полученные знания на данной практике, во-первых, знакомят с набором программных средств для работы с сырыми данными, полученными после секвенирования, а также уже для готовых сборок геномов бактерий. Во-вторых, если, например, бактерия является патогенной, то для нее в процессе аннотирования можно поискать гены резистентности к антибиотикам. И, в-третьих, сборка и аннотация геномов является одним из «кирпичиков» в исследовании фенотипа микроорганизмов.
Сергей Расторгуев, к.б.н., старший научный сотрудник НИЦ КИ, Москва (практика «Популяционно-генетический анализ геномных данных»):
– На практике мы изучали обработку данных полногеномного секвенирования. Полученные данные затем были проверены на качество и профильтрованы по заданным параметрам. Далее мы проводили картирование на референсный геном и поиск однонуклеотидных полиморфизмов с помощью пакетов bowtie2, samtools и bcftools. В результате нами был получен файл формата .vcf с полиморфными локусами, характеризующими эти данные. Дальнейшую визуализацию полученных значений проводили с использованием нескольких программных пакетов вычислительной среды для статистического анализа R. В итоге, мы определили генетические дистанции и статистическую достоверность генетических различий между исследуемыми популяциями. Данный курс весьма актуален и стал хорошей базой для тех, кто анализирует геномные данные, занимается поиском полиморфизмов, и проводит анализ NGS данных.
Вениамин Фишман, к.б.н., ведущий научный сотрудник ФИЦ ИЦиГ СО РАН, Новосибирск (практика «Поиск сайта интеграции трансгена при помощи технологии ONT»):
– Целью практики было научится работать с новой технологией секвенирования генома, которая с каждым годом становится все более востребованной. Причина популярности в том, что она позволяет работать с длинными участками генома и, благодаря этому, ставить те задачи, которые раньше были фактически нерешаемыми.
Причем все это мы делали в рамках реального научного проекта – изучали геном трансгенной линии мышей, созданной еще в 1980-х годах. Это была одна из первых линий, когда исследователям удалось внедрить в геном мыши несколько чужеродных генов, в результате, эти животные приобрели свойства, потенциально полезные для создания антибактериальных препаратов. Только для этого надо понять, как именно включение этих генов в ДНК изменило его работу. И для начала – найти, а куда вообще они встроились. Вот этой «генетической археологией» мы и занимались в ходе практики.
Отмечу, что задача была успешно решена и первый шаг в большом исследовательском проекте, который мы реализуем вместе с немецкими коллегами, сделан. Правда, дальнейшая работа будет проходить уже вне рамок школы, но это естественно, за одну неделю невозможно выполнить столь серьезное исследование, только какую-то его часть, что и было реализовано.
Особенностью школы 2020 года стало место проведения: вместо Новосибирска, в Крыму – Ялте и Севастополе. А в число организаторов, помимо упомянутого уже ИЦиГ СО РАН (г. Новосибирск), вошли НИЦ «Курчатовский институт» (г. Москва), «Никитский ботанический сад – Национальный научный центр» (г. Ялта, пгт Никита) и ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет», СевГУ (г. Севастополь). Другими новациями в программе и проведении Школы поделилась председатель Оргкомитета Школы Светлана Зубова:
– Прежде всего, хочется отметить число участников, которые проходили практику. Их было около 120 человек, а общее количество участников (включая лекторов, программный и организационный комитеты) – более 170. Это значительно больше, чем было на предыдущих школах, что накладывало свои нюансы на техническую сторону организации школы. Также изменилась продолжительность практик. Раньше участник мог посетить сразу две практики, длившиеся по 4-8 часов. В этом году участник выбирал заранее одну тему и в течении всей школы на протяжении 20 часов изучал именно ее. Такой подход позволил участникам получить более глубокие знания и реальные практические навыки. Практические занятия, особенно, когда они имеют в себе "мокрую часть" (работу с реактивами) - дело затратное. У нас в программе были две такие практики и очень важной оказалась помощь наших спонсоров, компаний "Химмед Сибирь", "СкайДжин" и "Евроген", которые обеспечили практики необходимыми реактивами. Финансовую поддержку школе оказали и другие компании: Управляющая компания "ЭФКО", "ГалаХим" и "Биолабмикс". Последний, кроме прочего, предоставил ценные подарки для победителей конкурса докладов молодых ученых, а также значительную скидку на будущую покупку ими реактивов для научных работ. Пользуясь возможностью, хотела бы поблагодарить всех спонсоров, а также фонд РФФИ, поддержавший школу, за их вклад и неравнодушие к нашему мероприятию!
Пресс-служба ФИЦ ИЦиГ СО РАН
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии