Diplomová práce

Softwarové nástroje pro analýzu biomakromolekulárních struktur a jejich metadat

Software tools for analysis of biomacromolecular structures and their metadata

Bc. Pavol Mikulaj
Anotace

V této diplomové práci se věnujeme tvorbě programu, který zpracuje data o struktuře a kvalitě biomakromolekul pro databázi ValTrendsDB. Současné postupy jsou pomalé, složitě se používají a využívají několik nástrojů. Vytvořen byl program v programovacím jazyku Python, který je jednoduchý na použití a využívá paralelizaci pro zrychlení výpočtů.

Abstract

This thesis deals with implementation of a program, that processes data about structure and quality of biomacromolecules for ValTrendsDB database. Currently utilized workflow is slow, difficult to work with, and uses multiple tools. The program created in Python programming language is easy to use and utilizes parallelization to speed up necessary calculations.

Zadání práce

Rozsáhlá datová sada struktur biomakromolekul, volně dostupných pro širokou vědeckou komunitu, je jedním z klíčových úspěchů moderních přírodních věd. Zmíněné struktury jsou totiž úspěšně využívány k výzkumu v oblasti strukurní biologie, bioinformatiky a dalších oblastech biologie a chemie. Největší volně dostupnou databází těchto struktur je databáze Protein Data Bank (PDB). Tato strukturní data však obsahují nepřesnosti, které mají za následek problémy při jejich využití ve výzkumu.

Odborná komunita strukturních biologů a biomolekulárních chemiků proto sleduje trendy v kvalitě a vlastnostech struktur. Za tímto účelem byla mimo jiné vytvořena databáze ValTrendsDB, která nabízí svým uživatelům trendy mezi více jak 2 tisíci páry faktorů, které reprezentují vlastnosti a kvalitu struktur v databázi PDB. Databáze ValTrendsDB je aktualizována každý týden. Vzhledem k historii jejího vývoje však každotýdenní aktualizační proces, který je zdlouhavý (je třeba zpracovat stovky tisíc souborů o celkové velikosti přes 200 GB), není automatizovaný, a využívá několik samostatných softwarových nástrojů, které se liší v jazyku implementace.

Cílem této diplomové práce je vývoj softwarové aplikace pro automatickou přípravu nové verze datové sady pro databázi ValTrendsDB. Vyvíjená aplikace bude zcela samostatně získávat nová a upravená zdrojová data a bude z nich načítat potřebné údaje o kvalitě a vlastnostech struktur. Na načtených datech následně provede statistické zpracování. Svůj výstup pak aplikace připraví v takovém formátu, aby jej databáze ValTrendsDB mohla ihned načíst a prezentovat uživatelům. Vyvíjená aplikace musí být multiplatformní. Preferovaným jazykem implementace aplikace je Python 3. V rámci tohoto tématu student nastuduje chemické a fyzikální základy metod pro získávání struktur a metodiky pro jejich validaci, nastuduje syntaxi všech typů vstupních souborů, algoritmizuje získávání všech faktorů, nabízených uživatelům databáze ValTrendsDB, a implementuje výpočet výstupů pro tuto databázi. Vzhledem k rozsahu vstupních dat je nezbytné, aby student paralelizoval v co největší míře potřebné výpočty.

Práce zkontrolována:
2. 2. 2021 18:45, Mgr. Vladimír Horský, Ph.D., učo 358970
Jazyk práce
angličtina angličtina
Termín obhajoby
15. 2. 2021
Práce byla úspěšně obhájena

Vedoucí

Mgr. Vladimír Horský, Ph.D., učo 358970
VyCh CSB CEITEC MU
prof. RNDr. Radka Svobodová, Ph.D., učo 4056
NCBR PřF MU

Oponent

prof. RNDr. Karel Berka, Ph.D.
VyCh CSB CEITEC MU

Masarykova univerzita Přírodovědecká fakulta
Studijní program
Biochemie
  • Přidání souboru

    Soubor nebo složku lze nahrát pomocí tlačítka Přidat.
  • Další operace se soubory

    Podrobnosti lze zjistit označením příslušného řádku.
  • Pohled pro experty

    Pro častou práci je možné zvolit režim Více možností.
  • Vyhledávání souborů

    Vyhledávaný výraz můžete zadat přímo do adresního řádku.
  • Rychlý přístup k souborům

    Pomocí funkce Nedávné je možné se rychle vrátit k právě prohlíženým souborům. Oblíbené soubory je také možné označit Hvězdičkou.