CC BY
24158 Секция 9
Оценивание вероятности отбраковки ложных ассоциаций при полногеномном метаанализе ассоциаций
Д. В. Поверин, С. Н. Постовалов
Новосибирский государственный технический университет
Email: foxlandg@gmail.com
DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10319
Полногеномный анализ ассоциаций в наши дни является одним из важных и перспективных направлений исследований в биомедицине, которые направлены на выявление связи между геномом человека и наблюдаемыми заболеваниями. В основе данного метода лежит проверка гипотезы независимости между генотипом и наличием заболевания. В последнее время в связи проведением одинаковых исследований разными группами ученых, появилась необходимость объединять их результаты.
Мета-анализ - это статистический подход анализа данных на основе объединения результатов независимых экспериментов. Целью данного подхода является выявление и оценка степени согласованности или расхождения результатов проведенных экспериментов при наличии статистической неоднородности или гетерогенности. Например, в [1] при проведении полногеномного мета-анализа ассоциаций было найдено 17 новых локусов, ассоциированных с болезнью Паркинсона, которые в предыдущих исследованиях были отброшены.
В данной работе исследованы факторы, влияющие на вероятность обнаружения новых ассоциаций и отбрасывание ложных при комбинировании результатов полногеномного анализа ассоциаций [2], а также при объединении выборок независимых экспериментов. При исследовании использовалось компьютерное моделирование по методу Монте-Карло [3].
По результатам экспериментов, было установлено, что шанс найти новые локусы, ассоциированные с наблюдаемым заболеванием, при проведении мета-анализа с помощью комбинирования p-value может быть довольно высок при определенных условиях, и достигать значения 95 %.
Список литературы
1. A meta-analysis of genome-wide association studies identifies 17 new Parkinson's disease risk loci / Chang D, Nalls M.A., Hallgrimsdottir I.B., Hunkapiller J., van der Brug M., Cai F.; International Parkinson's Disease Genomics Consortium; 23andMe Research Team, Kerchner G.A., Ayalon G., Bingol B., Sheng M., Hinds D., Behrens T.W., Singleton A.B., Bhangale T.R., Graham R.R. // Nat Genet. 2017. - Vol. 49(10). P. 1511-1516. DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10001 10.1038/ng.3955.
2. Chen, Z. A new statistical approach to combining p-values using gamma distribution and its application to genome-wide association study / Z. Chen, W. Yang, Q. Liu // BMC Bioinformatics. - 2014. - DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10001 10.1186/1471-2105-15-S17-S3.
3. Статистический анализ данных, моделирование и исследование вероятностных закономерностей. Компьютерный подход : [монография] : монография / Б. Ю. Лемешко, С. Б. Лемешко, С. Н. Постовалов, Е. В. Чимитова. - : Новосибирск : Изд-во НГТУ 2011. - 888 с.
циркадные ритмы молекулярно-биологических процессов млекопитающих: анализ данных и математическое моделирование
Н. Л. Подколодный1,2 Н. Н. Твердохлеб2, О. А. Подколодная2
1Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН
2ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН
Email: pnl@bionet.nsc.ru
DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10320
В работе представлены результаты анализа структурно-функциональной организации генной сети циркадных часов, суточной динамики экспрессии генов и сетей белок-белковых взаимодействий. Анализ обогащенности терминами генной онтологии групп генов с различными динамическими паттернами суточной экспрессии позволил выявить перспективные для моделирования биологические процессы. На этой основе создана компьютерная модель взаимодействия автономного клеточного цир-кадного осциллятора с системой NAD+ / SIRT1, а также транскрипционным регулятором системы иммунного и воспалительного ответа NF-kB. Моделирование выполнялось в среде Matlab с использованием решателя ОДУ - ode15s. Для оценки параметров модели по экспериментальным данным использовался специализированный пакет GEARS. Моделирование показало: 1) активность NF-kB имеет ярко
Компьютерная биология
159
выраженный циркадный характер; 2) с возрастом уменьшается активность SIRT1, что в свою очередь приводит к увеличению амплитуды циркадных осцилляций активности NF-kB и усилению воспалительной реакции; 3) возрастные изменения динамики циркадного осциллятора могут быть объяснены уменьшением активности SIRT1 с возрастом.
Картографическое проецирование пространственной структуры внутренней поверхности канала коннексина-26 для лучшего понимания его функции
В. С. Сивожелезов1, С. В. Филиппов2 1Институт биофизики клетки РАН
2Институт математических проблем биологии РАН — филиал Института прикладной
математики им. М. В. Келдыша РАН
Email: vsivo00@gmail.com
DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10321
В качестве примера функционально значимого представления и анализа пространственной организации макромолекулярных структур, на примере коннексинового канала предлагается его "гипсометрическая" карта, полученная цилиндрическим проецированием атомов его внутренней полости. Назначаемый проекциям атомов цвет обозначает их близость к оси цилиндра и соответствует принятым в картографии канонам.
Таким образом, красным цветом на карте отображаются "пики", и они на полученных нами картах совпадают с известными из литературы узкими местами или воротами, ранее определенными в ходе многолетних ресурсоемких вычислительных экспериментов - решением уравнений Ньютона/ Ланжевена для многоатомных систем (молекулярной динамикой) [1-3]. Подтвердив результаты цитируемых работ относительно одной из "воротных" аминокислот (A-F)Lys41, наш визуальный анализ окружения другой такой аминокислоты (A-F)Asp2 выявил вероятную ошибку в постановке задачи цитированных исследований и указал способы ее исправления.
Тем самым, наш инструмент дает остро недостающую визуальную основу для постановки задач вычислительной биофизики в системах, содержащих труднодоступные макромолекулярные активные центры.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (код проекта 18-07-00354 А).
Список литературы
1. Zonta, F., Polles, G., Zanotti, G., & Mammano, F. (2012). Permeation pathway of homomeric connexin 26 and connexin 30 channels investigated by molecular dynamics. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics, 29(5), 985998.
2. Alizadeh, H., Davoodi, J., Zeilinger, C., & Rafii-Tabar, H. (2018). Molecular dynamics simulation of the thermosensitivity of the human connexin 26 hemichannel. Chemical Physics, 500, 7-14.
3. Zonta, F., Buratto, D., Crispino, G., Carrer, A., Bruno, F., Yang, G., Mammano F, & Pantano, S. (2018). Cues to opening mechanisms from in silico electric field excitation of Cx26 hemichannel and in vitro mutagenesis studies in HeLa transfectans. Frontiers in molecular neuroscience, 11, 170.
Реконструкция структуры эукариотических мобильных интронов группы 2
Н. С. Кобало1, Д. Г. Воробьёв2, А. И. Куликов1, И. И. Титов3,4
1Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН
2INSERM U981, Gustave Roussy Cancer Center
3Новосибирский государственный университет
4ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН
Email: titov@bionet.nsc.ru
DOI: 10.24411/9999-017A-2019-10322
Интроны группы 2 - одни из самых распространенных мобильных элементов. Предположительно от этих интронов произошли современные интроны и ретроэлементы человека. В биотехнологии ин-троны группы 2 используют в качестве специфических векторов для выключения генов.
С одной стороны, интроны группы 2 обладают инвариантной, хотя и вариабельной, вторичной и третичной структурами глобулярного типа, которая обеспечивает способность интронов к самосплайсингу
