Υπολογιστική μέθοδος για την κατασκευή και αξιολόγηση του UNIQUOME ενός οργανισμού

Διπλωματική Εργασία uoadl:2817059 104 Αναγνώσεις

Μονάδα:
Κατεύθυνση Βιοπληροφορική
Πληροφορική
Ημερομηνία κατάθεσης:
2018-11-02
Έτος εκπόνησης:
2018
Συγγραφέας:
Πιέρρος Βασίλειος
Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Δρ. Τσάγκαρης Γεώργιος, Ειδικός Λειτουργικός Επιστήμονας Α' βαθμίδα, ΙΙΒΕΑΑ
Δρ. Αναστασιάδου Έμα, Ερευνήτρια Δ' βαθμίδα, ΙΙΒΕΑΑ
Δρ. Αναγνωστόπουλος Αθανάσιος,Ειδικός Λειτουργικός Επιστήμονας , ΙΙΒΕΑΑ
Πρωτότυπος Τίτλος:
Υπολογιστική μέθοδος για την κατασκευή και αξιολόγηση του UNIQUOME ενός οργανισμού
Γλώσσες εργασίας:
Ελληνικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
Υπολογιστική μέθοδος για την κατασκευή και αξιολόγηση του UNIQUOME ενός οργανισμού.
Περίληψη:
Παλαιότερη μελέτη είχε προσδιορίσει τις μικρότερες αμινοξικές ακολουθίες που μπορούσαν να βρεθούν μόνο σε μια πρωτεΐνη, ορίζοντας έτσι το Uniquome ενός συνόλου πρωτεϊνών. Για να είναι ένα πεπτίδιο μοναδικό δεν πρέπει να εμφανίζεται σε καμία άλλη πρωτεΐνη εντός της ομάδας στην οποία γίνεται η αναζήτηση. Ως uniquome λοιπόν ορίζεται ως το σύνολο των μικρότερων αμινοξικών ακολουθιών που μπορούν να βρεθούν σε μία μόνο πρωτεΐνη και να την χαρακτηρίσουν μοναδικά εντός του συνόλου πρωτεϊνών (πρωτεώματος) το οποίο μελετούμε.
Το ανθρώπινο πρωτέωμα αποτελείται από περισσότερες από 20.000 πρωτεΐνες. Ο διαχωρισμός του αυτών σε πεπτίδια μεγέθους 4 έως 100 αμινοξέων δημιουργεί ένα πεδίο αναζήτησης περίπου 500 x106 πεπτιδίων. Από τα παραπάνω γίνεται εύκολα αντιληπτό ότι η δημιουργία του uniquome είναι μια αρκετά απαιτητική διαδικασία τόσο σε υπολογιστικό χρόνο όσο σε μνήμη και σε αποθηκευτικό χώρο
Στα πλαίσια της εργασίας αυτής αναπτύχθηκε εργαλείο σε C# το οποία μπορεί να δέχεται ως είσοδο μια ομάδα πρωτεϊνών (πχ το πρωτέωμα ενός οργανισμού) και να κατασκευάζει το Uniquome της συγκεκριμένης ομάδας. Το παραπάνω εργαλείο κάνει χρήση παράλληλων και κατανεμημένων μεθόδων ώστε να πετύχει καλύτερη διαχείριση των διαθέσιμων πόρων. Ο χρήστης μπορεί να θέσει τις επιθυμητές παραμέτρους ή να αφήσει το εργαλείο να προτείνει κατάλληλο τρόπο διαχωρισμού του πρωτεώματος, ανάλογα με το διαθέσιμο υλικό. Ο χρήστης μπορεί επιπλέον να αν επιθυμεί τον τρόπο με τον οποίο θέλει να ομαδοποιήσει τα δεδομένα (π.χ. ανά οικογένεια πρωτεϊνών). Τέλος το εργαλείο μπορεί να εκτελέσει διάφορες χρήσιμες μετά-αναλύσεις στα παραγόμενα αποτελέσματα καθώς και να εκτελέσει PERL κώδικα για περαιτέρω ανάλυση.
Το εργαλείο κατασκεύασε και αποθήκευσε το ανθρώπινο uniquome σε ένα φορητό υπολογιστή i7 με 12 πυρήνες και 32GB μνήμης σε λιγότερο από το 30 % του χρόνου που χρειαζόταν η προηγούμενη εφαρμογή του αλγορίθμου σε PERL. Η υλοποίηση έχει γίνει σε .ΝΕΤ Core με σκοπό να μπορεί να εκτελεστεί στα κυριότερα λειτουργικά συστήματα (Windows, Linux, MacOS) και σε μια πληθώρα διαφορετικού υλικού από SOC (System on a Chip) όπως το Raspberry Pi μέχρι μεγάλους διακομιστές (servers) με δεκάδες επεξεργαστές.
Με την χρήση αυτού του εργαλείου, πιστεύουμε πως οι ερευνητές μπορούν σχετικά γρήγορα να κατασκευάσουν και να αξιολογήσουν το uniquome κάθε οργανισμού. Το εργαλείο μπορεί να εξάγει τα δεδομένα σε αρκετές διαφορετικές μορφές όπως αρχεία κειμένου, FASTA, CSV, JSON.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Θετικές Επιστήμες
Λέξεις-κλειδιά:
πρωτεωμική, παράλληλη επεξεργασία, κατανεμημένη επεξεργασία, πεπτίδιο μοναδικής ελάχιστης ακολουθίας, πρωτεΐνες
Ευρετήριο:
Ναι
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
7
Εικονογραφημένη:
Ναι
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
15
Αριθμός σελίδων:
84
Data processing approach for the construction and evaluation of an organisms UNIQUOME.pdf (3 MB) Άνοιγμα σε νέο παράθυρο