Analýza horizontálního přenosu genetických komponent pomocí statické síťové analýzy

Abstract

Bakalářská práce se věnuje problematice horizontálního přenosu genetických elementů mezi bakteriemi různých kmenů a implementaci softwarové analýzy, která umožní identifikaci genů, přenesených horizontálně. Použité balíčky a nástroje byly testovány na datasetu genomů bakterií několika kmenů. Teoretická část práce je věnována detailnímu popisu přenosu genetických elementů mezi bakteriemi a také jsou v ní popsány některé moderní laboratorní techniky umožňující sekvenaci genomů různými způsoby. V praktické části se práce zabývá předzpracováním genomických souborů za účelem získání vhodného formátu dat pro následnou anotaci. Pro detekci horizontálního přenosu genetických komponent mezi jednotlivými bakteriemi je představen vlastní skript, který anotované baktérie seřazuje do tabulek a hledá v jejích genomech stejné geny, které dle teoretických předpokladů byli přeneseny horizontálním způsobem. Dále je detekovaný přenos genů vizualizován pomocí nástrojů, které graficky znázorňují fylogenetické vztahy mezi bakteriemi. V posledním kroku jsou mobilní genetické elementy vizualizovány pomocí sítí a na základě jejich statické analýzy je provedena diskuse k výsledkům přesnosti a úspěšnosti navrhnuté analýzy.The bachelor's thesis focuses on the issue of horizontal genetic elements transfer between bacteria of different strains and the software analysis implementation that enables horizontally transferred genes identification. The packages and tools used were tested on a dataset of bacterial genomes from several strains. The thesis’ theoretical part provides a detailed description of the genetic components transfer between bacteria and describes modern laboratory techniques that enable genome sequencing in various ways. In the practical part, the thesis deals with the preprocessing of genomic files to obtain suitable data for annotation. To detect the horizontal transfer of genetic elements between bacteria, a script is introduced, which organizes annotated bacteria to tables and searches for the same genes in their genomes that, under theoretical assumptions, were horizontally transferred. Furthermore, the gene transfer is visualized using tools that graphically represent phylogenetic relations between bacteria. In the final step, bacterial genomes are connected into networks, and based on their static analysis, a discussion is conducted on the results accuracy and the success of the proposed analysis.