توالی‌یابی ژنوم (بیوانفورماتیک 2)

توضیحات دوره

شاید در مورد توالی‌یابی ژنوم و توانایی آن در آغاز کردن عصری از پزشکی شخصی، چیزهای زیادی شنیده باشید، اما معنای توالی‌یابی یک ژنوم چیست؟

زیست‌شناسان هنوز قادر نیستند نوکلئوتیدهای کل یک ژنوم را درست مانند خواندن یک کتاب از ابتدا تا انتها بخوانند. اما آن‌ها می‌توانند قطعات کوتاهی از DNA را بخوانند. در این دوره، خواهیم دید که چگونه نظریه گراف می‌تواند برای مونتاژ ژنوم‌ها از این قطعات کوتاه استفاده شود. همچنین در مورد الگوریتم‌های جست‌وجوی بی‌وقفه (brute force) مطالعه می‌کنیم و آن‌ها را در دنیای توالی‌یابی پروتئین‌های کوچک به نام آنتی‌بیوتیک‌ها به کار می‌بریم.

در نیمه اول دوره، خواهیم دید که زیست‌شناسان نمی‌توانند 3 میلیارد نوکلئوتید ژنوم انسان را همانند خواندن یک کتاب از ابتدا تا انتها بخوانند. با این حال، می‌توانند قطعات کوتاه‌تر DNA را بخوانند. هدف ما در این دوره، نشان دادن این است که چگونه نظریه گراف می‌تواند برای مونتاژ ژنوم‌ها از این قطعات کوتاه، چیزی شبیه بزرگ‌ترین پازل جورچین ساخته شده باشد.

در نیمه دوم دوره، موضوع آنتی‌بیوتیک‌ها را بررسی می‌کنیم، مسئله‌ای با اهمیت بسیار چون باکتری‌هایی مانند MRSA مقاوم به داروهای ضد میکروبی در حال گسترش است. شما آنتی‌بیوتیک‌ها را به عنوان دارو می‌شناسید، اما در سطح مولکولی، آن‌ها پروتئین‌های کوچک مهندسی شده توسط باکتری‌ها برای کشتن دشمنانشان هستند. تعیین توالی اسیدهای آمینه تشکیل‌دهنده این آنتی‌بیوتیک‌ها یک مسئله مهم تحقیقاتی است، مسئله‌ای مشابه توالی‌یابی ژنوم با مونتاژ قطعات کوچک DNA. خواهیم دید که چگونه الگوریتم‌های جست‌وجوی بی‌وقفه که تمامی راه‌حل‌های ممکن را امتحان می‌کنند، قادرند آنتی‌بیوتیک‌های طبیعی را شناسایی کرده و در آزمایشگاه سنتز کنند.

در پایان، یاد خواهید گرفت که چگونه ابزارهای پرکاربرد بیوانفورماتیک را برای توالی‌یابی ژنوم باکتری خطرناک استافیلوکوکوس که مقاوم به آنتی‌بیوتیک‌ها شده است، به کار ببرید.