FIŠ - Fakulteta za informacijske študije

Funkcije genov v mikroorganizmih in njihov vpliv na človeško zdravje (Raziskovalci-2.0-FIŠ-529008)

Obdobje poteka: 01. 06. 2017—31. 05. 2020

Sofinancer: Republika Slovenija in Evropska unija iz Evropskega sklada za regionalni razvoj

(spletna stran: https://www.eu-skladi.si/)

Sodeluje: Laboratorij za kompleksne sisteme in podatkovne znanosti in Konvikt d.o.o.

Naziv projekta: Funkcije genov v mikroorganizmih in njihov vpliv na človeško zdravje (Functions of genes in microorganisms and their influence on human health)

Vrsta projekta: Razvojno-raziskovalni projekt

Vloga FIŠ: Prijavitelj

      

----------

Število sekvenciranih genomov in metagenomov neprestano narašča in z njim tudi število genov z neznano biološko funkcijo. Tudi pri detajlno preučenih patogenih mikroorganizmih kot je Mycobacterium tuberculosis četrtina vseh genov nima znane funkcije. Znanje o genskih funkcijah pomaga v različnih aplikacijah kot so na primer iskanje bolezenskih markerjev ali tarč za zdravila. Da bi pospešili postopek ugotavljanja funkcij genov, se razvijajo algoritmi za avtomatsko označevanje genov s funkcijami. Projekt se ukvarja z razvojem takšnih algoritmov zasnovanih na strojnemu učenju. Novo pridobljene funkcije so potem uporabljene za razumevanje povezav med človeškim mikrobiomom in zdravjem.

Cilji projekta:

1) Razvoj hibridnega klasifikatorja za samodejno označevanje genov s funkcijami
    - Zbiranje podatkov o znanih funkcijah genov
    - Uporaba strojnega učenja za pripravo klasifikatorjev zasnovanih na različnih značilkah
    - Analiza komplementarnosti med napovedi klasifikatorjev
    - Integriranje napovedi iz komplementarnih klasifikatorjev

2) Validacija napovedanih funkcij na realnih problemih
    - Validiranje na izzivu za napovedovanje funkcij genov CAFA
    - Samodejno označevanje genov modelnih in patogenih mikroorganizmov s funkcijami
    - Uporaba novo pridobljenega znanja o genskih funkcijah za vzpostavitev povezav med funkcijskimi profili mikroorganizmov iz človeške mikrobiote in zdravjem človeka

3) Dostopnost napovedanih funkcij in softvera za razvoj hibridnega klasifikatorja
    - Dostopnost napovedanih funkcij na spletu
    - Dostopnost softvera za analizo komplementarnosti in integriranje napovedi na spletu

Rezultati:

- The evolutionary signal in metagenome phyletic profiles predicts many gene functions

Vidulin V., Šmuc T., Džeroski S. & Supek F. (2018). Microbiome volume 6, Article number: 129.

Povezava do članka.

- Baza funkcij

Napovedi genskih funkcij so dostopne preko spletne aplikacije z uporabniku prijaznim vmesnikom, s katerim lahko najde napovedane funkcije ter natančnost napovedi.

http://vedranavidulin.com/godatabase

- Softver za razvoj hibridnega klasifikatorja

Spletna aplikacija, ki omogoča analizo komplementarnosti med klasifikatorji, ki so del hibridnega klasifikatorja, in izbiro sheme integracije napovedi iz več klasifikatorjev.

http://vedranavidulin.com/complementarity

Funkcija številnih genov v mikroorganizmih še vedno ni znana. Vse večja dostopnost sekvenciranih genomov mikroorganizmov omogoča razvoj klasifikatorjev za samodejno označevanje funkcij v mikroorganizmih z biološkimi funkcijami. V članku smo predlagali metagenomske filetične profile, novo skupino značilk za strojno učenje, ki omogoča, da iz metagenomskih podatkov sklepamo o funkcijah genov.

Vodja projekta: doc. dr. Vedrana Vidulin