Аннотация: CRISPR-системы обеспечивают бактериям и археям специфический иммунитет к чужеродной ДНК, в первую очередь — фаговой. При заражении бактериофагом бактерии, несущей CRISPR-кассету происходит добавление к кассете нового спейсера, идентичного по последовательности участку фагового генома. Именно этот спейсер обеспечивает устойчивость данной бактерии к фагу. Таким образом, CRISPR-системы являются уникальным отпечатком истории относительно недавних заражений бактериофагами клетки-хозяина и могут служить удобным средством для описания взаимодействий прокариотических организмов и специфичных к ним вирусов в пределах одной экологической ниши. Большой интерес представляет изучение CRISPR систем микробиома человека, имеющих, в частности, непосредственное отношение к фундаментальным основам фаготерапии. В настоящий момент начинают появляться данные метагеномных исследований микробиома человека и других животных, а так же метатранскриптомные и метапротеомные данные. В этой работе предполагается выявить и описать CRISPR-системы в микробиоме человека, сопоставить данные как для различных отделов микробиома, так и для разных индивидуумов, а так же оценить полноту описания, анализируя различные доступные метагеномные проекты.

Аннотация: Here we present a biologically-based and statistically grounded tool to determine the correlation of genomewide data with known biological features. The R package GenometriCorr efficiently calculates the spatial correlation between two sets of genomic intervals (data and/or annotated features), for use as a metric of functional interaction. GenometriCorr can be freely downloaded at http://genometricorr.sourceforge.net/ and used under MIT Artistic-2.0 license.

Аннотация: We have developed an online tool that analyzes statistical properties of transcription factors and their DNA binding sites and uses it to determine positions, important for the specific protein-DNA recognition. A tool has been applied in studying several transcription factors families. Moreover a tool can be used in studying correlated pairs of positions in pairs of contacting proteins.

Аннотация: We examined four Fagopyrum transcriptomes (F. esculentum, F. tataricum, F. homotropicum and F. cymosum) in search of SNPs. Here I will discuss our methods and some preliminary results.

Аннотация: В стандарте IEEE 802.11s, описывающем принципы работы многошаговых беспроводных сетей с распределенным управлением, определены два принципиально различных механизма доступа к среде передачи данных: механизм случайного доступа EDCA и механизм детерминированного доступа MCCA. Все устройства сети обязаны поддерживать механизм EDCA, и, если включена соответствующая опция, дополнительно механизм MCCA. Для того, чтобы обеспечить совместную работу двух механизмов, в стандарте определено следующее правило: узлы сети не могут начать передачу с использованием случайного доступа, если их передача будет перекрываться с запланированной передачей соседнего узла (передачей с использованием механизма MCCA). Однако, стандарт не описывает как должен вести себя узел, если при использовании механизма EDCA он выйграл соревнование за канал и не может начать передачу по причине, описанной выше. Для решения этой проблемы в статье предлагаются два различных способа изменения правил работы механизма EDCA для обеспечения совместной работы с механизмом MCCA. С помощью аналитического и имитационного моделирования исследуется эффективность предложенных способов и делаются выводы о целесообразности использования того или иного способа.

Аннотация: Установление и поддержание соединений между станциями является важным аспектом маршрутизации в mesh-сетях. Механизм управления соединениями должен открывать только стабильные соединения, обеспечивающие высокую вероятность успешной передачи данных. В популярном протоколе маршрутизации OLSR \cite{OLSR-2} за управление соединениями отвечает протокол NHDP \cite{NHDP-RFC}, эффективность которого исследуется в данной работе. Построенная аналитическая модель, корректность которой проверена с помощью имитационного моделирования, позволяет не только настроить NHDP таким образом, чтобы соединения удовлетворяли заранее выбранным требованиям, но и указывает методы улучшения работы протокола.

Аннотация: В работе рассматривается байесовский подход к задаче оценивания модели сигнала в рамках скрытой марковской модели. Предлагается способ моделирования тренда и сезонности в рамках линейной нормальной модели нестационарной регрессии. Задача решается с помощью обобщенной процедуры динамического программирования, работающей за линейное от длины сигнала время. Описывается вычислительный эксперимент на модельных данных.

Аннотация: Бактериофаги - самые многочисленные организмы на нашей планете. Даже бактериофаги, отнесенные к одной группе, имеют различные механизмы репликации, транскрипции и других жизненно важных процессов. Сравнение геномов бактериофагов одной группы позволяет сделать предположения об их эволюции, приспособленности к жизни на определенном штамме бактерии и о молекулярных механизмах, происходящих при инфекции. В ходе данной работы произведено сравнение геномов фагов 2-х групп: Luz24-подобных и PhiEco32-подобных. Особое внимание уделялось транскрипции фагов этих групп: поиску промоторов и других регуляторных последовательностей.

Аннотация: Для пополнения морфологического словаря системы ЭТАП-3 акцентуационной информацией был создан формальный язык описания акцентуационных правил, написаны акцентуационные правила для большинства схем ударений, реализованы алгоритмы морфологического анализа и синтеза для работы с акцентуацией и разработаны утилиты, позволяющие автоматически вносить акцентуационные правила в морфологический словарь.

Аннотация: TyrR and TrpR transcription factors play a crucial role in the aromatic amino acids metabolism. Here we apply a comparative genomics approach to analyze TyrR and TrpR regulons in the genomes of gamma-proteobacteria. TyrR regulon was reconstructed in the Enterobacteriales, Alteromonadales, Vibrionales, Pseudomonadalles, Pasteurellales, and Aeromonadales groups. It was shown that the regulon content varies significantly between groups of proteobacteria. The positive or negative mode of TyrR action was predicted. TrpR regulons was reconstructed in the Enterobacteriales, Alteromonadales, Vibrionales, Pasteurellales, Xanthomonadales, Psychromonadaceae, Oceanospirillales, Moraxellaceae and Shewanellaceae groups of proteobacteria. Multiple novel members of both TyrR and TrpR regulons were discovered. All reconstructed regulons are available for browsing in the RegPrecise database within the TyrR and TrpR collections.

Аннотация: Альтернативный сплайсинг - это процесс, наблюдаемый у эукариот, в результате которого экзоны пре-мРНК, образованные после транскрипции, могут сшиваться не одним, а несколькими различными способами. До недавнего времени было известно о существовании транс-регуляции этого процесса различными белковыми факторами. Но в последние годы были найдены экспериментальные подтверждения транс-регуляции альтернативного сплайсинга молекулами некодирующих РНК. Так, малая ядрышковая РНК HBII-52 принимает участие в регуляции сплайсинга серотонинового рецептора, а некодирующая 17А РНК мешает правильному сплайсингу GABA B2 рецептора. Таким образом, антисенс-транскрибируемые молекулы РНК могут мешать сплайсингу, скрывая от сплайсеосомы сайты сплайсинга, играющие в нём ключевую роль. В данной работе мы использовали данные CAGE для поиска точек инициации транскрипции на противоположной цепи ДНК от сайтов сплайсинга. Мы изучили распределение точек инициации транскрипции в окрестности альтернативный сайтов сплайсинга и получили статистические свидетельства возможности регуляции сплайсинга молекулами РНК, используя в качестве контроля конститутивные сайты сплайсинга и конститутивные интроны и экзоны. Мы выяснили, что в интронной части окрестности альтернативных акцепторных и донорных сайтов сплайсинга частота антисенс-транскриптов больше по сравнению с окрестностями конститутивных сайтов сплайсинга. Также, наблюдаемая частота встречаемости антисенс-транскриптов в интронной части окрестностей донорных и акцепторных сайтов меньше, чем соответствующая частота в контроле - серединных частях конститутивных экзонов, но больше, чем в серединных частях конститутивных интронов.

Аннотация: Целью данной работы является исследование геномных локусов, относящихся к углеводному метаболизму бактерий. В состав локуса, ответственного за метаболизм каждого конкретного сахара или группы сахаров, входит ряд генов, кодирующих белки, которые участвуют в биохимических превращениях углеводов, таких как фосфорилирование, гидролиз, изомеризация, а также, как правило, трансмембранные переносчики и регуляторы транскрипции. Сравнение распределений семейств и подсемейств белков разных функциональных классов по бактериальному филогенетическому древу позволяет обнаруживать комбинации эволюционно совместимых групп и оценивать степень функциональной совместимости их представителей.

Аннотация: Биконы широко используются в меш-сетях IEEE~802.11s для передачи служебного трафика, а также в качестве индикаторов присутствия станции в сети. Спецификация IEEE 802.11s описывает механизм MBCA, сдвигающий биконы, чтобы предотвращать их коллизии друг с другом. Однако, он не накладывает других ограничений на выбор момента отправки биконов, в результате чего биконы различных узлов размещаются случайно относительно друг друга. В работе показано что такой подход сильно снижает емкость сети для периодического трафика, передаваемого с помощью детерминированного метода доступа к среде MCCA, и предлагается модификация алгоритма MBCA, уменьшающая этот вред до минимально возможного значения.

Аннотация: Рассматриваются заплетенные сверточные коды (braided convolutional codes) с компонентными кодами малой памяти со скоростью 2/3. Эти коды допускают итеративное декодирование с декодированием компонентных кодов по методу максимума апостериорной вероятности. Используемые компонентные коды имеют минимальную сложность решетки, что позволяет свести к минимуму затраты на их реализацию.

Аннотация: In the current work we observed the following evidence of an association between DNA methylation and alternative splicing: the regions between alternative acceptor sites tend to have higher DNA methylation compared to the regions between consitutive acceptor sites. Moreover, for the case of cassette exons we observed correlations between their inclusion rate and methylation of the corresponding downstream intron. The similar effect exists for alternative polyadenylation sites: DNA methylation downstream of alternative polyadenylation sites was higher compared to the one downstream of constitutive sites.

Аннотация: Рассмотрены современные методы экспресс-диагностики в офтальмологических клиниках. Исследованы проблемы ранней диагностики патологий в начальных стадиях зрительной системы человека. Описан разработанный аппарат, способный проводить быстрые и точные исследования пациентов глазных клиник.

Аннотация: Передача данных в меш-сети осложняется наличием в ней скрытых станций. Существующие методы борьбы со скрытыми станциями непригодны для передачи по сети мультимедийного трафика. Одним из решений этой проблемы может быть увеличение максимального числа попыток передачи пакета, однако при высоких нагрузках на сеть это приводит к ещё большим потерям пользовательского трафика. В работе предлагается механизм, заключающийся в приоритетном хранении пакетов в очереди, который позволяет повысить качество передачи мультимедийного трафика при высоких нагрузках на сеть.

Аннотация: В данной работе рассматривается передача трафика приложений реального времени в беспроводных многошаговых широковещательных сетях. Выделяется два основных критерия качества — задержка и надежность передачи до конечных получателей. Анализируется один из основных механизмов, позволяющих минимизировать негативное влияние потерь пакетов — передача данных по нескольким путям для малой окрестности.

Аннотация: Бактериальный рибосомный белок L12 является единственным многокопийным белком рибосомы. В составе рибосомы белок L12 присутствует в форме димеров. Рибосома Escherichia coli содержит 4 молекулы белка L12, в то время, как у термофильных бактерий Thermotoga maritima и Thermus thermophilus одна рибосома содержит 6 молекул белка L12. В данной работе мы предсказали число молекул белка L12 в рибосоме более чем для 700 видов бактерий и описывали основные эволюционные механизмы изменения числа молекул белка L12. Кроме того, разработанный метод предсказывает возможность связывания 8 молекул белка L12 с рибосомами некоторых цианобактерий.

Аннотация: В работе предложен новый метод выбора регрессионной модели. Метод позволяет определить явно плохие регрессионные модели на основании степени их изменчивости и отклонения от кусочно-линейной аппроксимации. Вычислительные эксперименты показали перспективность разработанного подхода.

Аннотация: In the present work methods for controlling smoothness of surrogate models is proposed and justified. Such control of smoothness is important in surrogate based optimization process.

Аннотация: Вибрационная коммуникация полужесткокрылых в основном изучалась на нескольких лабораторных объектах в искусственных условиях, поэтому влиянию помех на акустическую коммуникацию не уделяли должного внимания. Мы попытались восполнить этот пробел. Зарегистрированы вибрации, возникающие в стеблях растений при ветре и механической активности насекомых. Основная энергия колебаний сосредоточена в диапазоне до 1 кГц; как правило, в частотном спектре присутствует дополнительный пик на частотах до 4 кГц. Показано, что если подобные помехи имеют сравнительно невысокую амплитуду, то вибрационные сигналы полужесткокрылых вполне различимы на их фоне. При сильном ветре сигнал может быть полностью заглушен помехами, его информативная составляющая становится неразличимой и коммуникация становится невозможной. Рассмотрены возможные способы избегания помех в подобной ситуации. Показано, что в некоторых случаях насекомые прекращают эмиссию сигнала при наличии сильных помех, издавая сигналы только в периоды затишья между порывами ветра. Обсуждаются помехи, вызываемые акустической активностью других видов и способы их избегания.

Аннотация: Eight proteases from different subgroups of MMP family were studied. Predictive models of primary specificity were built for these proteases based on proteolytic activity measurements for 1369 peptides, which were selected experimentally from 64 million of peptides of length 6 and were known to be actively cleaved by at least one of considered proteases. Linear regression models were used to predict proteolytic activity of each protease on peptide given it's amino acid sequence. Naive Bayes classifier and logistic regression were used to solve binary classification problem, in which experimental peptides were considered as positive examples while random peptides were considered as negative ones. Another variant of regression problem was suggested: to use random peptides both in training and testing sets, setting error for them to be zero, if predicted value is less than minimal activity in the sample for given protease, and, otherwise, to be equal to squared deviation of predicted value from minimal activity. Feature selection methods were used to determine amino acid sequence positions, which are relevant for specificity prediction. Models' validation was performed on CutDB - a database of experimentally observed proteolytic events. All models were used to organize all possible cleavage sites of proteins form CutDB in order of decrease of proteolytic activity of each protease on given peptide. ROC curves were built using CutDB data to demonstrate efficiency of suggested models.

Аннотация: При изучении регуляции важной задачей является выявление генов, регулируемых одним транскрипционным фактором (регулона). Ключевую роль при определении принадлежности гена к регулону играет предсказание сайтов связывания. Для этого традиционно используют позиционную весовую матрицу (ПВМ), которой сканируют область перед геном и выявляют участки с весом выше некоторого порога. Порог на вес зависит от конкретного мотива и выбирается вручную, что является отдельной сложной задачей. Существуют также автоматические методы предсказания регуляторных сайтов без порога на вес, однако они основаны на выборе порога для какой-либо другой величины. В данной работе представлен вероятностный подход для предсказания совместно регулируемых генов, основанный на методе автоматического выбора порога. При использовании данного метода вычисляется оптимальная вероятность, которая может использоваться для оценки качества исходной ПВМ.

Аннотация: SOS-ответ представляет собой индуцируемую реакцию клеток на резкую остановку синтеза ДНК. В обычных же условиях белок LexA (или его ортолог в Грам-положительных бактериях — DinR) репрессирует все гены SOS-ответа, связываясь со специфическими последовательностями в промоторных областях. В работе были исследованы полные геномы Цианобактерий на наличие в них ортолога гена lexA. И с помощью стандартных методов сравнительно-геномного анализа регуляции, разработанный в нашей группе, был идентифицирован мотив связывания и описан основной набор регулируемых генов. Также было показано на основании филогенетического дерева, что геномы Цианобактерий разделяются на две большие группы, и это разделение проявляется в наборах регулируемых генов.

Аннотация: The MFS-family multidrug transporters Bmr and Blt were experimentally studied in Bacillus subtilis. Transcription of their genes is activated by the MerR-family transcriptional factors (TFs) BmrR and BltR, respectively. We studied binding sites and regulons for 45 orthologs of BltR and 152 orthologs of BmrR using a comparative genomic approach. To search for binding sites, we built positional weighted matrices (PWMs). Putative binding sites of these TFs are located in long (19−20 bp) spacers between the −35 and −10 promoter boxes of regulated operons. Most-frequently regulated genes are multidrug transporters of various groups: MFS, MATE and ABC. Regulation of structurally dissimilar but functionally equivalent transporters by studied TFs confirms their role as multidrug resistance regulators. Another gene frequently regulated by BltR and BmrR orthologs encodes spermine/spermidine acetyltransferase homologous to BltD of B. subtilis. This finding demonstrates a link between multidrug resistance and polyamine metabolism in Gram-positive bacteria.

Аннотация: В работе проводится сравнение различных методов оценки канала для системы с ортогональным частотным разделением по поднесущим для случая случайной расстановки пилотных сигналов.

Аннотация: Хорошо известно, что дупликации, приводящие к увеличению количества генов, являются действенным механизмом эволюции. Дупликации и мутационный процесс тесно связаны, и в том числе приводят к появлению генов с новыми функциями. Для некоторых случаев было показано, что после дупликации в двух копиях гена эволюция происходит с различными скоростями. Предложен новый способ выявления старой и новой копий паралогичных генов и оценена асимметрия скоростей эволюции недавно дуплицированных генов человека.

Аннотация: Biological nitrogen fixation is performed by a variety of bacteria, but alphaproteobacteria, which are symbionts of leguminous plants, are of special interest. Majority of genes, crucial for this process are regulated by RpoN-dependent transcriptional factor NifA. In this work we apply comparative genomics approach to NifA+RpoN regulon reconstruction in alphaproteobacteria. NifA binding sites were found upstream of many nitrogen fixation-associated genes described before and their orthologs of nitrogen-fixing bacteria of alphaproteobacteria order. New regulon members such as genes of molybdenum transport system were discovered.

Аннотация: Non-coding RNAs (ncRNAs) are functional transcripts that do not encode proteins. They are involved in many cellular processes including gene silencing, replication, gene expression regulation, transcription, chromosome stability, protein stability, and others. However, in contrast to protein coding genes, the signals for ncRNA are subtler. The one general characteristic shared by many (but not all) known RNAs is folding into complex shapes that are crucial to function and thus are conserved. It is possible to predict RNA structures by similarity but it is also important to predict new ncRNAs. Our approach based on computing of local base pairing probabilities and comparative genomic analysis allows to efficiently predict ncRNA on a genome-wide scale.

Аннотация: A sample of amino acid sequences of rhodopsins from different families and their light absorption peaks values, obtained form literature, was studied. All sequences were aligned by Pfam multiple alignment tools using Rhodopsin_N and 7tm_1 family profiles. Obtained alignments were unified in one alignment. Positions with large proportion of gaps were deleted. Resulting alignment and corresponding light absorption peaks values were used to build linear regression model. Positions, in which mutations lead to significant shift of peaks' location, obtained from literature, were used as predictors. Feature selection methods were also used to determine positions of alignment, which are relevant for peak values prediction. Model accuracy was estimated by cross-validation and by performance on the set of mutated rhodopsin sequences with known light absorption peaks values.

Аннотация: В работе рассмотрены теоретические свойства процедуры построения регрессионного ансамбля на основе беггинга (Bagging) и бустинга (Boosting), разработанной для увеличения точности итоговой регрессионной модели.

Аннотация: В то время как анализ больших массивов данных является сутью биоинформатики, многие исследователи неэффективно используют имеющиеся инструменты для решения этих задач. Мы хотели бы поделиться опытом в решении подобных задач.

Аннотация: Целью данной работы является реконструкция филогенетической истории близких штаммов бактерий в терминах перестроек синтенных блоков. Данный метод позволяет проанализировать порядки генов, имеющих ортологи во всех штаммах выбранной группы организмов, и восстановить их расположение в геноме общего предка. Топология таким образом построенных деревьев соответствует имеющимся представлениям о филогении рассмотренных видов бактерий. При анализе геномов кластера Escherichia coli/Shigella выявлено большое количество перестроек в штаммах Shigella, в то время как в штаммах E.coli порядок общих генов консервативен.

Аннотация: Настоящая работа посвящена изучению процесса эволюции колокализации гена ТФ и регулируемого им соседнего оперона. Работа основана на предположении о том, что филогенетическое дерево, построенное по ДНК-связывающим доменам регуляторов, достаточно адекватно отражает процесс эволюции локуса, содержащего ген ТФ и соседний к нему сайт связывания. Задачей настоящей работы является вычисление матриц переходов состояний, где под состоянием понимается структура локуса, содержащего ген регулятора и соседние к нему сайты связывания.

Аннотация: Работа посвящена развитию идеи, которая состоит в том, что результат автоматического анализа предложения (в частности результат построения его синтаксической структуры), полученного одним алгоритмом, может быть улучшен при использовании дополнительной информации об анализируемом предложении. Такой эксперимент проводился ранее на материале фиксированного корпуса, из которого помимо текста предложений были взяты вспомогательные данные. Важной задачей для нас было научиться обрабатывать произвольные тексты. Эта проблема решалась путем использования в ходе работы лингвистического процессора ЭТАП данных, предварительно полученных с помощью статистических парсеров. Нам удалось воспользоваться парсером XIP (Xerox Incremental Parser) и парсером частей речи и синтаксических составляющих, разработанном в Стенфордском университете. Мы провели ряд экспериментов, в ходе которых получавшиеся синтаксические структуры автоматически сравнивались с эталонным вариантом разбора предложений, и на основе этого сравнения формировалась оценка. На основе оценки мы определяли оптимальный способ учета внешних данных системой ЭТАП. В результате был получен алгоритм, позволяющий обрабатывать произвольные английские тексты в пакетном режиме, получая синтаксические конструкции несколько более высокого качества, чем те, которые получаются при штатном режиме работы лингвистического процессора ЭТАП.

Аннотация: Блочная передача трафика является механизмом увеличения производительности сети за счет снижения накладных расходов канального уровня, связанных с квитированием кадров данных. Однако использование этого механизма совместно с детерминированным доступом к среде связано с некоторыми сложностями, одной из которых является необходимость соблюдения QoS-требований предъявляемых к передаваемым данным. В работе рассматривается применение механизма блочной передачи для одношаговой и многошаговой передачи периодического трафика, чувствительного к задержкам, в сетях IEEE 802.11s с использованием детерминированного доступа MCCA. В работе предлагается алгоритм, позволяющий с помощью имитационного моделирования определить оптимальные параметры устанавливаемого резервирования для передающей станции, а также исследуется целесообразность использования блочной передачи и определяется область ее эффективности.