Projekti / Programi
Post-transkripcijske regulacijske mreže v nevrodegenerativnih boleznih.
Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
1.05.00 |
Naravoslovje |
Biokemija in molekularna biologija |
|
Koda |
Veda |
Področje |
B110 |
Biomedicinske vede |
Bioinformatika, medicinska informatika, biomatematika, biometrija |
Koda |
Veda |
Področje |
1.06 |
Naravoslovne vede |
Biologija |
interakcije protein-RNA, iCLIP, alternativno spajanje, porcesiranje 3’ koncev genov, post-transkripcijska regulacija, mape RNA, koda alternativnega spajanja, visokozmogljivo sekvenciranje, bioinformatika, odkrivanje znanj iz podatkov, povezovanje podatkovnih virov
Raziskovalci (20)
št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
1. |
22482 |
mag. Goran Bobojević |
Računalništvo in informatika |
Raziskovalec |
2014 - 2015 |
12 |
2. |
23399 |
dr. Tomaž Curk |
Računalništvo in informatika |
Raziskovalec |
2013 - 2016 |
253 |
3. |
16324 |
dr. Janez Demšar |
Računalništvo in informatika |
Raziskovalec |
2013 - 2016 |
340 |
4. |
32930 |
Aleš Erjavec |
|
Tehnični sodelavec |
2016 |
12 |
5. |
30697 |
dr. Anja Kovanda |
Nevrobiologija |
Raziskovalec |
2013 - 2014 |
75 |
6. |
36139 |
Adviti Naik |
Računalništvo in informatika |
Raziskovalec |
2013 |
0 |
7. |
30710 |
dr. Sonja Prpar Mihevc |
Nevrobiologija |
Raziskovalec |
2014 - 2016 |
108 |
8. |
30887 |
dr. Anja Pucer Janež |
Farmacija |
Raziskovalec |
2014 - 2015 |
57 |
9. |
15813 |
dr. Boris Rogelj |
Nevrobiologija |
Raziskovalec |
2013 - 2016 |
412 |
10. |
33189 |
Anže Starič |
Računalništvo in informatika |
Mladi raziskovalec |
2013 - 2014 |
8 |
11. |
37827 |
dr. Martin Stražar |
Računalništvo in informatika |
Raziskovalec |
2015 |
35 |
12. |
33328 |
dr. Maja Štalekar |
Biokemija in molekularna biologija |
Mladi raziskovalec |
2013 - 2014 |
49 |
13. |
30142 |
dr. Marko Toplak |
Računalništvo in informatika |
Raziskovalec |
2013 - 2016 |
27 |
14. |
34667 |
dr. Jernej Ule |
Biokemija in molekularna biologija |
Vodja |
2013 - 2016 |
179 |
15. |
35506 |
dr. Sabina Vatovec |
Biologija |
Raziskovalec |
2014 |
28 |
16. |
37693 |
mag. Maja Vodopivec |
Računalništvo in informatika |
Raziskovalec |
2014 - 2016 |
3 |
17. |
12536 |
dr. Blaž Zupan |
Računalništvo in informatika |
Raziskovalec |
2013 - 2016 |
531 |
18. |
30921 |
dr. Lan Žagar |
Računalništvo in informatika |
Raziskovalec |
2013 - 2014 |
17 |
19. |
32929 |
Jure Žbontar |
Računalništvo in informatika |
Raziskovalec |
2015 |
9 |
20. |
17285 |
Darja Žunič Kotar |
|
Tehnični sodelavec |
2013 - 2016 |
2 |
Organizacije (2)
Povzetek
V zadnjih letih se intenzivno razvijajo nove metode za razumevanje funkcije RNA-vezavnih proteinov (ang. RNA-binding proteins, RBPs), ki temeljijo na visokozmogljivem sekvenciranju (ang. high-throughput sequencing, HTS). Ti podatki zahtevajo nova računska orodja. V predlaganem projektu načrtujemo razvoj orodij, ki bodo bistveno pripomogla k razumevanju načel regulacije izražanja genov na nivoju RNA ter pospešila raziskave na področju bioinformatike.
Razvili bomo nova orodja umetne inteligence in jih vključili v inteligentni spletni asistent ”iDiscover” za analizo podatkov HTS. Orodja bodo občutno pohitrila sicer računsko intenzivne študije interakcij med proteini in RNA, in vloge proteinov v izražanju genov. Pomembno je, da bodo orodja lahko postavljala tudi nove hipoteze, ki bodo služile kot izhodišče za nadaljnje poskuse v Uletovi raziskovalni skupini. Cilj te skupine je razumevanje regulatornih mehanizmov genske ekspresije, ki prispevajo k nevrodegenerativnim boleznim. Natančneje, doseči želimo naslednje cilje:
1) Razviti in implementirati računski cevovod za kartiranje odčitkov, kvantifikacijo in vizualizacijo interakcij protein-RNA in za modeliranje regulacije genske ekspresije.
2) Razvoj novega opisnega jezika in učinkovitih hevristik za integracijo in modeliranje relacij med različnimi stopnjami post-transkripcijske regulacije. Avtomatično generiranje novih hipotez, ki pojasnjujejo molekularne funkcije proteinov, ki vežejo RNA.
3) Gradnja napovednih modelov s pomočjo strojnega učenja in implementacija inteligentnega spletnega vmesnika ”iDiscover,” ki bo vodil raziskovalce k odkrivanju regulatornih mehanizmov posameznih RBP.
4) Integracija podatkov iz metod za HTS za razumevanje molekularnih mehanizmov dveh proteinov, povezanih z nevrodegenerativnimi boleznimi: TDP-43 in FUS.
Zupanova skupina (FRI), Univerza v Ljubljani, Fakulteta za računalništvo in informatiko, Ljubljana, Slovenija, ima dolgoletne izkušnje in znanje o analizah in vizualizaciji podatkov HTS, strojnem učenju in razvoju programske opreme. Člani Zupanove skupine bodo tesno sodelovali s člani Uletove skupine (LMB), MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, Velika Britanija, ki razvijajo nove eksperimentalne metode in imajo strokovno znanje na področju genomike in študija interakcij protein-RNA. Obe skupini bosta sodelovali z Rogljevo skupino (IJS), Institut Jožef Stefan, Ljubljana, Slovenija, z ekspertizo na področju nevrobiologije in preučevanja signalnih poti, ki regulirajo razne RBP. Vse tri skupine so uspešno sodelovale v preteklosti in dosegle pomembne skupne raziskovalne rezultate in publikacije, kar zagotavlja uspeh predlaganega projekta.
Pomen za razvoj znanosti
Visokozmogljivo sekvenciranje (HTS) omogoča merjenje celotnega transkriptoma in regulacije transkripcije na nukleotid natančno. Delo v okviru našega sodelovanja je utrlo pot metodi iCLIP, ki omogoča proučevanje interakcij protein-RNA s HTS z visoko ločljivostjo. V zadnjih letih so iCLIP in podobne metode postale osrednje orodje za proučevanje interakcij med proteini in RNA in se uporabljajo v stotinah laboratorijev po vsem svetu. V tem projektu smo nadaljevali z razvojem novih metod na osnovi HTS, vključno s predlagano pA-seq za kvantifikacijo 3' koncev procesiranja. Hkrati pa so metode na osnovi HTS močno odvisne od razvoja specializiranih računskih orodij, in po njih je veliko povpraševanje, kar pa zahteva veliko truda tako pri teoretičnih razsikavah, kakor tudi pri praktičnem razvoju in izvedbi. V tem projektu smo razvili nova računska orodja, ki so zdaj brezplačno na voljo raziskovalni skupnosti (https://github.com/tomazc/iCount, https://github.com/mstrazar/iONMF, http://biolab.si/iCLIPro). Ta orodja omogočajo pojasnitev interakcij med proteini in RNA, in napredek molekularne biologije.
Pomen za razvoj Slovenije
Proteina TDP-43 in FUS imata pomembno vlogo pri ) 90% bolnikov s FTLD ali ALS, kar ju postavlja v središče raziskovanja o patogenezi teh bolezni. FTLD je odgovorna za ~10 odstotkov vseh demenc, ALS pa je izčrpavajoča motorična nevronska bolezen - obe bolezni imata izjemen fizičen, psihičen in gospodarski vpliv na skupnost. Določili smo mape regulatornih mrež RNA, ki jih zmotijo mutacije ali izguba funkcije dveh proteinov. Naši rezultati in novo razvita računska orodja so prosto dostopna na spletu in na voljo širši raziskovalni skupnosti. Veliko bolezni vključuje okvarjene RNA-vezavne proteine, vendar so le ti slabo razumljeni. Naša orodja omogočajo velik napredek pri razumevanju temeljnih mehanizmov človeških bolezni. Uporabniku prijazna podatkovna baza eksperimentalnim znanstvenikom omogoča hitro interakcijo s kompleksnimi podatki in preverjanje novih hipotez. To je ključnega pomena za hitro napredovanje pri identifikaciji najbolj informativnih modelov, kar ponuja nove priložnosti za prihodnje eksperimentalne študije, katerih cilj je razvoj novih terapevtskih strategij. Metode, razvite v tem projektu, lahko prispevajo k povečanju učinkovitosti raziskav na področju regulacije genskega izražanja. Analiza podatkov HTS (visokozmogljivo sekvenciranje) je zelo aktivno področje raziskav v vseh vodilnih laboratorijih molekularne biologije in raziskovalnih univerz po vsem svetu. S tem projektom smo slovenski raziskovalci prispevali k razvoju eksperimentalnih metod in programskih orodij za HTS, kar veča svetovno prepoznavnost slovenske raziskovalne odličnosti in njenih inovativnih aplikacij na področju raziskav RNA. Mladi znanstveniki in doktorskih študentje iz UL FRI, UK in IJS so prispevali k projektu, širili svoje znanje in dobili priložnost za sodelovanje v najnovejših in visoko pomembnih raziskavah v svetovnem merilu. Tekom projekta smo organizirali številne izmenjave in obiske med Uletovo skupino v Veliki Britaniji in laboratorijema in skupinama Zupana (Curka) in Roglja v Ljubljani. To je študentom ponudilo neprecenljive možnosti da so se srečali, izmenjali svoja znanja in začrtali nadaljnja dolgoročna sodelovanja. Rezultate projekta smo promovirali na mednarodnih konferencah, delavnicah in jih objavili v vodilnih raziskovalnih revijah, in tako povečali razpoznavnost Slovenije. Naša razvita računalniška orodja so vzbudila izredno zanimanje tako v mednarodnem akademskem okolju, kot tudi v biotehnoloških podjetjih, in so tako izjemna podlaga za njihov potencialen nadaljnji komercialni razvoj v Sloveniji.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo