Filogenòmica i Genòmica Comparativa

Crèdits
6
Tipus
Obligatòria
Requisits
Aquesta assignatura no té requisits , però té capacitats prèvies
Departament
UB;UAB
L'objectiu d'aquest curs és comprendre els principals conceptes i metodologies en filogenòmica i genòmica comparativa. Proporciona una formació rigorosa sobre l'ús de mètodes filogenètics per inferir la història evolutiva i els mecanismes de diversificació mitjançant dades de seqüenciació d'alt rendiment. A més, mostra els principals enfocaments comparatius per determinar l'evolució dels gens i els genomes complets, cobrint anàlisis de gran espectre infering guanys, pèrdues, duplicacions i conservació de l'ordre dels gens. El curs posa especial èmfasi en el desenvolupament d'experiència pràctica en programari d'última generació a través d'estudis de casos basats en aplicacions actuals i futures de la filogenòmica i la genòmica comparativa.

Professorat

Responsable

Altres

Hores setmanals

Teoria
2
Problemes
2
Laboratori
0
Aprenentatge dirigit
0
Aprenentatge autònom
6

Competències

Resultats d'aprenentatge

Coneixements

  • K1 - Reconèixer els principis bàsics de la biologia, des de l'escala cel·lular a la de l'organisme, i com aquests es relacionen amb els coneixements actuals en els camps de la bioinformàtica, de l'anàlisi de dades, i de l'aprenentatge automàtic; assolint així una visió interdisciplinar amb especial èmfasi en aplicaciones biomèdiques.
  • K2 - Identificar els mètodes estadístics i computacionals i els models matemàtics que permeten resoldre problemes en els camps de la biologia molecular, la genòmica, la investigació mèdica i la genètica de poblacions.
  • K3 - Identificar els fonaments matemàtics, les teories informàtiques, els esquemes algorísmics i els principis d'organització de la informació aplicables al modelat de sistemes biològics i a la resolució eficient de problemes bioinformàtics mitjançant el disseny d'eines computacionals.
  • K7 - Analitzar les fonts d'informacions científiques, vàlides i fiables, per a fonamentar l'estat de la qüestió d'un problema bioinformàtic i poder abordar la seva resolució.

    • Habilitats

  • S1 - Integrar dades òmiques i clíniques per a obtenir una major comprensió i una millor anàlisi dels fenòmens biològics
  • S2 - Analitzar computacionalment seqüències d'ADN, ARN i proteïnes, incloent anàlisis comparatives de genomes, usant la computació, les matemàtiques i l'estadística com a eines bàsiques de la bioinformàtica.
  • S3 - Resoldre problemes en els camps de la biologia molecular, la genòmica, la investigació mèdica i la genètica de poblacions mitjançant l'aplicació de mètodes estadístics i computacionals i models matemàtics.
  • S5 - Divulgar informació, idees, problemes i solucions provinents de la bioinformàtica i la biologia computacional a un públic general.
  • S7 - Implementar mètodes de programació i anàlisi de dades a partir de l'elaboració d'hipòtesis de treball, dins de l'àrea d'estudi.
  • S8 - Enfrontar-se a la presa de decisions, i defensar-les amb arguments, en la resolució de problemes de les àrees de biologia, així com, dins dels àmbits adequats, les ciències de la salut, les ciències de la computació i les ciències experimentals.

    • Competències

  • C2 - Identificar la complexitat dels fenòmens econòmics i socials típics de la societat del benestar i relacionar el benestar amb la globalització, la sostenibilitat i el canvi climàtic per utilitzar de forma equilibrada i compatible la tècnica, la tecnologia, l'economia i la sostenibilitat.
  • C3 - Comunicar-se de forma oral i escrita amb altres persones, en llengua anglesa, sobre els resultats de l'aprenentatge, de l'elaboració del pensament i de la presa de decisions.
  • C4 - Treballar com a membre d'un equip interdisciplinar, ja sigui com un membre més o realitzant tasques de direcció, amb la finalitat de contribuir a desenvolupar projectes (fins i tot empresarials o de recerca) amb pragmatisme i sentit de la responsabilitat i principis ètics, assumint compromisos tenint en compte els recursos disponibles.

    • Objectius

    1. Inferir filogenies utilitzant dades a escala genòmica
      Competències relacionades: K1, K2, K7, S2, S3,
    2. Adquisició dels coneixements específics d'inferència estadística i modelització en filogenètica
      Competències relacionades: K2, K3, S1, S3, S7, S8, C4,
    3. Utilitzar eines de genòmica comparativa per resoldre problemes biològics
      Competències relacionades: K1, S2, S3, S5, C2, C3, C4,

    Continguts

    1. Gens i les seves funcions
      Origin of genes, duplication, losses and evolution. Gene structure and expression. Relationships between sequence, structure, and function and their evolution. Homology based functional inference. Protein domains and domain shuffling.
    2. Anàlisis filogenètiques
      Conceptual framework. Parsimony. Maximum Likelihood. Bayesian. Nodal support. Species and gene family tree reconstruction. Inference of gene duplication and other evolutionary events.
    3. Anàlisi comparativa de seqüències
      Homology, Paralogy and Orthology. Methods for predicting orthology and paralogy: clustering-based and phylogeny-based. Gene families. Gene duplication, neo- and sub-functionalization. Gene family expansions and contractions. Adaptation and genome evolution.
    4. Filogenòmica
      Genome-wide phylogenetic analysis (phylome). Species tree reconstruction. Gene tree vs species tree. Non-vertical processes of evolution, horizontal gene transfer. Whole genome duplication. Timetrees and ancestral-state reconstruction
    5. Modelatge de substitucions moleculars
      Model selection. Topological evaluation and incongruence. Inference in practice
    6. Comparació de genomes
      Genome alignments and detection of conserved regions. Recent availability of chromosome-scale genomes and annotations thanks to global efforts (EBP, ERGA, CBP,...). Conserved motif discovery. Genome re-arrangements. Synteny analysis. Prediction of function from conserved gene order. Presence absence patterns. Convergent evolution. Gene tree comparison. Co-evolution between genes.
    7. Expressió de gens i anàlisis funcionals
      Genomics-based methods to assess gene expression. genome-wide functional annotation. Long-non-coding RNAs. Efforts in model and non-model species. Diversity of life and the tree of life. Variation of genome size and organization. Extreme genome expansions and reductions.

    Activitats

    Activitat Acte avaluatiu





    Examen parcial



    Teoria
    2h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Exàmen final



    Teoria
    2h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Metodologia docent

    Les classes magistrals seran principalment de tipus expositiu. També hi haurà sessions pràctiques utilitzant una àmplia gamma de programari de filogenètica i genòmica comparativa, un petit projecte de recerca desenvolupat en grup i un seminari en grup sobre una publicació recent de genòmica comparativa.

    Mètode d'avaluació

    Les pràctiques de laboratori i els seminaris són obligatoris. L'avaluació del curs és la següent:

    El 60% consisteix en 2 exàmens parcials teoricopràctics que es fan a mig trimestre (20%) i al final del trimestre (40%).
    El 15% correspon a treballs pràctics individuals.
    El 15% correspon a un projecte de recerca realitzat en equip.
    El 10% correspon a una presentació de seminari en equip.

    Informació de recuperació
    Només els estudiants que després de l'avaluació tinguin una nota igual o superior a 3,5 poden fer l'examen de reavaluació. L'examen de reavaluació substituirà la part teoricopràctica (60%).

    Bibliografia

    Bàsic