лекция проф. Прохорчука Егора Борисовича

1. Ресеквенирование и de novo секвенирование:
преимущества и недостатки каждого из
методов.

3. Зачем читать геномы:
ЧЕЛОВЕК
Один раз в жизни
1. Предрасположенность к полигенным заболеваниям
2. Моногенные заболевания
Периодически в течение жизни:
1. Иммунома- имунный статус организма
2. Микробиома- какая микрофлора организма
3. Транскриптома- какие гены работают
ДРУГИЕ ОРГАНИЗМЫ
De novo собранные геномы
1. Как использовать в своих целях микроорганизмы- биотехнология
2. Борьба с «вредоносными» организмами- drug design, направленное разрушение
метаболических путей
3. Каталогизация жизни
Ресеквенирование геномов
4. Промышленные виды микроорганизмов- расшифровка генома мутантов с
заданными свойствами

4. Что значит «расшифровка генома человека»?
Идеальная расшифровка- знание последовательности всех 46 хромосом.

5. Длина генома 2,9 миллиарда нуклеотидов.
А с учетом того, что геном диплоидный- 5,8 миллиарда
Библиотека в Ясной Поляне.
Аккуратное чтение возможно- стоит 7 миллиардов долларов за геном
Время реализации- годы
Каковы альтернативы?
NEXT GENERATION SEQUENCING

6. Так говорила в июле 1805 года известная Анна Павловна Шерер, фрейлина и приближенная императрицы Марии Феодоровны, встречая важного и чиновного
князя Василия, первого приехавшего на ее вечер. Анна Павловна кашляла несколько дней, у нее был грипп, как она говорила (грипп был тогда новое слово,
употреблявшееся только редкими). В записочках, разосланных утром с красным лакеем, было написано без различия во всех: "Si vous n'avez rien de mieux à
faire, M. le comte (или mon prince), et si la perspective de passer la soirée chez une pauvre malade ne vous effraye pas trop, je serai charmée de vous voir chez moi
entre 7 et 10 heures. Annette Scherer".[3] -- Dieu, quelle virulente sortie [4] -- отвечал, нисколько не смутясь такою встречей, вошедший князь, в придворном, шитом
мундире, в чулках, башмаках, при звездах, с светлым выражением плоского лица. Он говорил на том изысканном французском языке, на котором не только
говорили, но и думали наши деды, и с теми тихими, покровительственными интонациями, которые свойственны состаревшемуся в свете и при дворе
значительному человеку. Он подошел к Анне Павловне, поцеловал ее руку, подставив ей свою надушенную и сияющую лысину, и покойно уселся на диване. --
Avant tout dites moi, comment vous allez, chère amie? [5] Успокойте друга, -- сказал он, не изменяя голоса и тоном, в котором из-за приличия и участия
просвечивало равнодушие и даже насмешка. -- Как можно быть здоровой... когда нравственно страдаешь? Разве можно оставаться спокойною в наше время,
когда есть у человека чувство? -- сказала Анна Павловна. -- Вы весь вечер у меня, надеюсь? -- А праздник английского посланника? Нынче середа. Мне надо
показаться там, -- сказал князь. -- Дочь заедет за мной и повезет меня. -- Я думала, что нынешний праздник отменен. Je vous avoue que toutes ces fêtes et tous
ces feux d'artifice commencent à devenir insipides. [6] -- Ежели бы знали, что вы этого хотите, праздник бы отменили, -- сказал князь, по привычке, как заведенные
часы, говоря вещи, которым он и не хотел, чтобы верили.
Л
Лев Толстой, «Война и Мир», Глава 1.
Так говорила в июле 1805 года известная Анна Павловна Шерер, фрейлина и приближенная императрицы Марии Феодоровны, встречая важного и чиновного
князя Василия, первого приехавшего на ее вечер. Анна Павловна кашляла несколько дней, у нее был грипп, как она говорила (грипп был тогда новое слово,
употреблявшееся только редкими). В записочках, разосланных утром с красным лакеем, было написано без различия во всех: "Si vous n'avez rien de mieux à faire, M.
le comte (или mon prince), et si la perspective de passer la soirée chez une pauvre malade ne vous effraye pas trop, je serai charmée de vous voir chez moi entre 7 et 10
heures. Annette Scherer".[3] -- Dieu, quelle virulente sortie [4] -- отвечал, нисколько не смутясь такою встречей, вошедший князь, в придворном, шитом мундире, в чулках,
башмаках, при звездах, с светлым выражением плоского лица. Он говорил на том
употреблявшееся только редкими). В записочках, разосланных утром с красным лакеем, было написано без различия во всех: "Si vous n'avez rien de mieux à
faire, M. le comte (или mon prince), et si la perspective de passer la soirée chez une pauvre malade ne vous effraye pas trop, je serai charmée de vous voir chez moi entre
7 et 10 heures. Annette Scherer".[3] -- Dieu, quelle virulente sortie [4] -- отвечал, нисколько не смутясь такою встречей, вошедший князь, в придворном, шитом мундире,
в чулках, башмаках, при звездах, с светлым выражением плоского лица. Он говорил на том изысканном французском языке, на котором не только говорили, но и
думали наши деды, и с теми тихими, покровительственными интонациями, которые свойственны состаревшемуся в свете и при дворе значительному человеку.
Он подошел к Анне Павловне, поцеловал ее руку, подставив ей свою надушенную и сияющую лысину, и покойно уселся на диване. -- Avant tout dites moi,
comment vous allez, chère amie? [5] Успокойте друга, -- сказал он, не изменяя голоса и тоном, в котором из-за приличия и участия просвечивало равнодушие и
даже насмешка. -- Как можно быть здоровой... когда нравственно страдаешь? Разве можно оставаться спокойною в наше время, когда есть у человека чувство? --
сказала Анна Павловна. -- Вы весь вечер у меня, надеюсь? -- А праздник английского посланника? Нынче середа. Мне надо показаться там, -- сказал князь. --
Дочь заедет за мной и пове
ous effraye pas trop, je serai charmée de vous voir chez moi entre 7 et 10 heures. Annette Scherer".[3] -- Dieu, quelle virulente sortie [4] -- отвечал, нисколько не
смутясь такою встречей, вошедший князь, в придворном, шитом мундире, в чулках, башмаках, при звездах, с светлым выражением плоского лица. Он
говорил на том изысканном французском языке, на котором не только говорили, но и думали наши деды, и с теми тихими, покровительственными
интонациями, которые свойственны состаревшемуся в свете и при дворе значительному человеку. Он подошел к Анне Павловне, поцеловал ее руку,
подставив ей свою надушенную и сияющую лысину, и покойно уселся на диване. -- Avant tout dites moi, comment vous allez, chère amie? [5] Успокойте друга, -
- сказал он, не изменяя голоса и тоном, в котором из-за приличия и участия просвечивало равнодушие и даже насмешка. -- Как можно быть здоровой...
когда нравственно страдаешь? Разв

7. Так говорила в июле 1805 года известная Анна
светлым выражением плоского лица. Он говорил на том
употреблявшееся только редкими). В записочках, разослан
Мне надо показаться там, -- сказал князь. -- Дочь заедет за мной и пове
ous effraye pas trop, je serai charmée de vous voir chez moi entre
ка. -- Как можно быть здоровой... когда нравственно страдаешь? Разв
Современный прибор генерирует за один запуск (8 дней) 150 миллионов
таких «ридов»

8. 8
Один секвенатор производит 3 ТВ информации за 4 дня- сегодня
6 ТВ информации за 4 дня- завтра
Необходимо в процессе работы секвенатора передавать файлы на сервер
Курчатовского института, проверять целостность сохраненного на сервере
файла, удалять файл с локального диска.
Передаваемый файл-
картинка

9. Задача:
1. Реконструкция текста в предположении, что текст Толстого
неизвестен
2. Нахождение опечаток в тексте в предположении, что
оригинальный
текст Толстого известен

10. 10
После того, как были генерированы короткие риды их нужно собрать
в контиги.
Прокариотические организмы. Геномы до 10мпн- возможна сборка de novo
Время проекта 10 дней
Микроорганизмы с геномом до 50 мпн. Время проекта- несколько месяцев. Для de novo
сборки необходимо комбинировать NGS и традиционное секвенирование по Сэнжеру.
Большие эукаритотические геномы от 100мпн. De novo сборка еще ни разу не была
осуществлена на базе технологии NGS
Что такое «расшифровка» генома в современном понимании?

11. Сборка de novo больших геномов.
Возможности алгоритмов сборки.
Геном панды: 3 миллиарда нуклеотидов
Контиги средним размером 5 тпн, упорядоченные в скэффолды со
средней длиной 300 тпн.

12. Так говорила в июле 1805 года известная Анна
светлым выражением плоского лица. Он говорил на том
употреблявшееся только редкими). В записочках, разослан
Мне надо показаться там, -- сказал князь. -- Дочь заедет за мной и пове
ous effraye pas trop, je serai charmée de vous voir chez moi entre
ка. -- Как можно быть здоровой... когда нравственно страдаешь? Разв
Задача:
1. Реконструкция текста в предположении, что текст Толстого
неизвестен
2. Нахождение опечаток в тексте в предположении, что
оригинальный
текст Толстого известен
Современный прибор генерирует за один запуск (8 дней) 150 миллионов
таких «ридов»

13. Сегодня принято считать, что геном человека расшифрован, если определены
однонуклеотидные полиморфизмы и короткие инсерции-делеции генома.
De novo сборка человеческого генома до 23 контигов (23 хромосомы) пока
неосуществима при существующих технологиях чтения и анализа.
«Война и мир» «Война и мор»
Опечатки:

14. Компромисс: определение только опечаток с
помощью микроматриц ДНК.
Самая современная микроматрица- 1 миллион
фиксированных и описанных ранее SNP.
Короткие инсерции/делеции- невозможно
определить сегодня с помощью микроматрицы

15. График плотности покрытия генома короткими чтениями

16. Гистограмма для расстояний между парными
чтениями