Konferenciák

2024. november 8.

Letölthető program pdf formátumban

1. szekció - Bioinformatikai algoritmusok 1

2. szekció - Bioinformatikai algoritmusok 2

3. szekcio - Rendszerbiológia, Szerkezeti bioinformatika, Orvosi bioinformatika Elnök: Kerepesi Csaba

13:30 - 13:45: Poszt-perturbációs génexpressziót prediktáló gépi tanulási modellek kiértékelése

    Csendes Gerold (Turbine Kft)

Részletek

Poszt-perturbációs génexpressziót prediktáló gépi tanulási modellek kiértékelése

×

• Kivonat

Poszt-perturbációs génexpressziót prediktáló gépi tanulási modellek kiértékelése

Csendes Gerold¹, Szalay Kristóf¹ és Szalai Bence^1
1 Turbine Kft
Az egészséges és beteg sejtek működésének megértéséhez elengedhetetlen a sejtválaszok pontos előrejelzése perturbációs hatásokra. Míg a perturbációs sejt adatok ideálisak az ilyen prediktív modellek tanítására, az ilyen adatforrások sokkal szűkösebben állnak rendelkezésre, mint a natív (nem-perturbált) adatok. E limitáció enyhítésére az elmúlt időszakban több, nagy-nyelvi modellek (Large Language Model, LLM) által inspirált módszert is fejlesztettek. Ezeket a modelleket nagy, címkézetlen (natív) egy sejt RNS szekvenálási adaton tanítják, majd specifikus feladatokra, mint például poszt-perturbációs génexpressszió profilokra finomhangolják (fine-tuning). Habár ezek a modellek érik el a legjobb kiértékelési metrikákat (SOTA), az eredmények kontextusba helyezése és benchmarkolása jelenleg is egy megoldatlan probléma.
Munkánk során egy ilyen modell, az scGPT benchmarkolásával foglalkoztunk és több egyszerű modellel is összemértük. Meglepetésünkre azt tapasztaltuk, hogy az egyszerű modelljeink jobban teljesítettek, mint az scGPT. Továbbá, megállapítottuk, hogy a benchmark adatszetek alacsony perturbáció-specifikus varianciát hordoznak. Emiatt csak limitáltan alkalmasak valódi modell generalizáció mérésére. Az eredményeink felhívják a figyelmet a jelenlegi benchmarkok limitációira és ötleteket ad arra, hogyan érdemes a poszt-perturbációs génexpressziós feladatokat kiértékelni.

13:45 - 14:00: Hogyan fedez fel egy sejtszimuláció új fehérjekomplexeket?

    Weber Áron (Cytocast Hungary Kft; Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai és Bionikai Kar)

Részletek

Hogyan fedez fel egy sejtszimuláció új fehérjekomplexeket?

×

• Kivonat

Hogyan fedez fel egy sejtszimuláció új fehérjekomplexeket?

Weber Áron^1,2, Kovács Szabolcs Cselgő^1,2, Ecker András¹, Noto Santiago¹, Fichó Erzsébet^1,2, Paccanaro Alberto³ és Csikász-Nagy Attila^1,2
1 Cytocast Hungary Kft.
² Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai és Bionikai Kar
³ Fundação Getúlio Vargas
A fehérjék jelentős része nem önmagában látja el funkcióját, hanem más fehérjékkel kölcsönhatva, makromolekuláris komplexeket alkotva. Emiatt a sejt komplexomjának, azaz fehérjekomplexeinek összességének vizsgálatával potenciálisan még több információt szerezhetünk a sejt működéséről, mint ha csak a proteomot, illetve az interaktomot vizsgálnánk.
A rendelkezésre álló irodalmi adatokat felhasználva több, fehérjekomplexeket leíró adatbázis is kifejlesztésre került. Mivel azonban ezen adatbázisok adatai in vitro mérésekből származnak, ezek bővítése rendkívül költséges és időigényes. Ezen hiányosságok okán több, komplexek predikcióját célzó számításos módszer is létrejött, mint például a fehérjeinterakciókat felhasználó ClusterOne és hu.MAP. Munkánk során kidolgoztunk egy eljárást, mely humán sejtek adatainak használatával, sejtszimulációk eredményeiből képes lehetséges komplexek kvalitatív előrejelzésére. Ehhez a Cytocast Digital Twin Cellt, egy adatvezérelt, ágensalapú sejtszimulátort használtunk, mely a fehérjék kötésén, és ezek felbomlásán keresztül jelzi előre a sejt lehetséges komplexeit, és azok mennyiségét. Saját módszerünk kimeneteit később összehasonlítottuk a ClusterONE és a hu.MAP predikcióival, megvizsgálva az átfedésüket. Az egymáshoz hasonló jósolt komplexek struktúráját ezután az AlphaFold3 segítségével validáltuk.
Az általunk kidolgozott módszer robusztus módon képes eddig ismeretlen fehérjekomplexeket felismerni, ezzel elősegítve a sejtek működésének egyik alapvető építőkövének minél teljesebb leírását.

14:00 - 14:15: Új szimulációs keretrendszer multivalens fehérjék és membránfehérjék közötti kötődés vizsgálatára

    Bruncsis Bence (BME Mesterséges Intelligencia és Rendszertervezés Tanszéken, Mesterséges Intelligencia Kutatócsoport)

Részletek

Új szimulációs keretrendszer multivalens fehérjék és membránfehérjék közötti kötődés vizsgálatára

×

• Kivonat

Új szimulációs keretrendszer multivalens fehérjék és membránfehérjék közötti kötődés vizsgálatára

Bruncsis Bence¹ és Antal Péter^1
1 BME Mesterséges Intelligencia és Rendszertervezés Tanszéken, Mesterséges Intelligencia Kutatócsoport
Bemutatunk egy új szimulációs keretrendszert, amely a fehérjealapú gyógyszerek, például a bispecifikus (két eltérő antigénkötő helyet tartalmazó) antitestek és membránhoz kötött fehérjék közötti kötődési interakciókat vizsgálja. A modell integrálja a 3D térre jellemző diffúziót és kinetikát a membránfelületen történő laterális diffúzióval, valamint a multivalens fehérjekötődési kinetikával. Ezáltal pontosabb leírást ad olyan biológiai rendszerekről, ahol a korábban alkalmazott, hagyományos kinetikai modellek már nem megfelelőek. A keresztkötések, a membrán laterális diffúziója és a lokális fehérjekoncentráció figyelembevételével a modell hatékony eszközt nyújt a multispecifikus membránkötő terápiás molekulák kötési affinitásának és kinetikájának előrejelzésére, valamint szerkezeti optimalizálására. Különösen fontos a bispecifikus antitestek esetében, amelyek szerepe a modern gyógyszerfejlesztésben egyre növekszik, de kötődési tulajdonságaik még nem teljesen feltártak és tervezésük a gyakorlatban intuíción alapszik.
Ez a keretrendszer nemcsak a kötések kinetikai leírására alkalmas, hanem lehetőséget biztosít az új, hatékonyabb ligandstruktúrák tervezésére is. A Minnesotai Egyetem és a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem közötti együttműködés révén a modell hozzájárulhat a következő generációs terápiák tervezéséhez, amelyek előmozdítják a kutatásokat egy dinamikusan fejlődő területen.

14:15 - 14:30: Kölcsönhatások elemzése a PSD-ben: a GKAP-LC8 példája

    Kálmán Zsófia (Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai és Bionikai Kar)

Részletek

Kölcsönhatások elemzése a PSD-ben: a GKAP-LC8 példája

×

• Kivonat

Kölcsönhatások elemzése a PSD-ben: a GKAP-LC8 példája

Nagy-Kanta Eszter¹, Kálmán E. Zsófia¹, HelenaTossavainen², Juhász Tünde³, Farkas Fanni¹, Hegedűs József¹, Keresztes Melinda¹, Beke-Somfai Tamás³, Gáspári Zoltán¹, Perttu Permi^2,4,5 és Péterfia Bálint^1
1 Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai és Bionikai Kar
² Department of Biological and Environmental Science, University of Jyvaskyla
³ HUN-REN Természettudományi Kutatóközpont, Anyag és Környezetkémiai Intézet
⁴ Department of Chemistry, University of Jyväskylä
⁵ Institute of Biotechnology, Helsinki Institute of Life Science, University of Helsinki
A posztszinaptikus denzitás (PSD) a szinapszis alapvető funkcionális alegysége, amelyet körülbelül 2 000 egyedi fehérje alkot. A PSD kritikus szerepet tölt be a memória kialakításában, a tanulási folyamatokban, valamint az agy kognitív funkcióinak megvalósításában. Az itt expresszálódó fehérjék mutációit számos neuropszichiátriai és neurológiai rendellenességgel/állapottal társították, többek között az autizmus spektrum zavarokkal, a skizofréniával és a Parkinson-kórral. A PSD strukturális felépítésében több fehérje játszik szerepet, köztük különös jelentőséggel bírnak az úgynevezett állvány fehérjék.
A GKAP állványfehérje és a dinenin könnyűlánc (DYNNLL2, LC8) kölcsönhatásának esszenciális szerepe van a PSD-95 komplex megfelelő lokalizációjában. A komplexet többféle kísérletes módszerrel, például NMR-spektroszkópiával vizsgáltuk. A rendszer jellemzéséhez ezeket a kísérletes vizsgálatokat az AlphaFold szerkezetbecslésével és molekuladinamikai szimulációkkal egészítettük ki. Ennek eredményeként leírtuk a rendszer dinamikus szerkezeti változásait, emellett javaslatot tettünk a komplex sztöchiometriájára. Jellemeztük a GKAP hosszú rendezetlen régiójában található két nem-kanonikus motívum LC8-hoz történő kötését. Emellett további bioinformatikai elemzéseket végeztünk a LC8:GKAP kölcsönhatás kapcsán. Érdekes, hogy amíg az LC8 fehérje kötőzsebe konzervált, a GKAP fehérje kölcsönhatást kialakító részei változatosságot mutatnak különböző eukarióta organizmusok esetében. Hasonló elvet követve, a szekvenciális és szerkezeti elemzést kiterjesztettük több PSD fehérje kölcsönhatást kialakító moduljaira is. A jelenleg elfogadott nézet szerint az egyes fajokban mutatkozó eltérő kognitív képességek nem a PSD-ben található fehérje készlet összetételéből adódnak, hanem az egyes fehérjék lehetséges kölcsönhatásaival állnak összefüggésben. Az itt bemutatott bioinformatikai módszerek alkalmazásával nagyskálásan, a teljes PSD proteomra is vizsgálni szeretnénk a különböző fajok interakciós repertoárjának változatosságát.

14:30 - 14:45: Klinikai megfontolások az antimikrobiális rezisztenciapotenciálhoz

    Tóth Adrienn Gréta (Bioinformatikai központ, Állatorvostudományi Egyetem)

Részletek

Klinikai megfontolások az antimikrobiális rezisztenciapotenciálhoz

×

• Kivonat

Klinikai megfontolások az antimikrobiális rezisztenciapotenciálhoz

Tóth Adrienn Gréta^1,2, Solymosi Norbert^1,2, Nagy Sára Ágnes², Csabai István², Feczkó Csongor¹, Reibling Tamás¹ és Németh Tibor^3
1 Bioinformatikai Központ, Állatorvostudományi Egyetem
² Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék, Eötvös Loránd Tudományegyetem
³ Sebészeti Tanszék, Állatorvostudományi Egyetem
Az antimikrobiális rezisztencia (AMR) a jelen és a közeljövő egyik legnagyobb közegészségügyi kihívása. Az AMR megjelenési gyakoriságában és terjedésében enyhülést hozhat az antibiotikumok célzott alkalmazása. Ehhez a kórképeket kialakító kórokozó baktériumok előzetes antibiotikum érzékenységi vizsgálatára van szükség. A mai rutin diagnosztikai eljárások során az antibiotikum érzékenységi vizsgálatokat csak a kórképekben szerepet játszó baktériumok hagyományos módszerekkel tenyészthető tagjain végzik el. A második és harmadik generációs szekvenálásnak köszönhetően azonban a teljes bakteriális életközösség antimikrobiális rezisztenciagén (ARG) készlete feltérképezhető. A komplex, sok fajból álló bakteriális életközösségek ezen tulajdonságát antimikrobiális rezisztenciapotenciálnak (AMRP) is nevezhetjük. Az AMRP ráadásul anélkül is praktikus klinikai, közegészségügyi jelentőséggel bírhat, hogy az egyes ARG-ket baktériumtaxonokhoz kötnénk. A fenti, genomikai alapú AMR diagnosztikai megközelítési lehetőség 574 Escherichia coli törzs, valamint egy kutya külső hallójáratgyulladásból származó összetett mikrobiológiai minta példáján keresztül kerül bemutatásra. Az AMRP használata hozzásegíthet a hatékonyan alkalmazható antibiotikumok gyors megválasztásához, így akár az AMR térnyerésének hátráltatásában is szerepet játszhat.

14:45 - 15:00: Metagenomikai bepillantás egy gabonamúmiába.

    Nagy Sára (Komplex rendszerek fizikája tanszék, Eötvös Loránd Tudományegyetem)

Részletek

Metagenomikai bepillantás egy gabonamúmiába.

×

• Kivonat

Metagenomikai bepillantás egy gabonamúmiába.

Nagy Sára Ágnes¹, Solymosi Norbert^1,2, Pap Bernadett³, Tóth Adrienn Gréta^1,2, Kevély Flóra Judit⁴, Maróti Gergely³, Csabai István¹, Kóthay Katalin⁴ és Magyar Donát^5
1 Komplex rendszerek fizikája tanszék, Eötvös Loránd Tudományegyetem
² Bioinformatikai központ, Állatorvostudományi Egyetem
³ Növénybiológiai Intézet, HUN-REN Szegedi Biológiai Kutatóközpont
⁴ Szépművészeti Múzeum, Egyiptomi gyűjtemény
⁵ Nemzeti Népegészségügyi és Gyógyszerészeti Központ
Számos tanulmány kimutatta, hogy a metagenomika új dimenziót nyitott a régészeti maradványok tartalmának mint időkapszuláknak az értelmezésében. A gabonamúmiák az ókori Egyiptomban készített víz, föld és gabonaszemek keverékét tartalmazó embert ábrázoló rituális tárgyak.
Egy nagyjából a Kr. e. 3. század második feléből származó gabonamúmiából vett minták metagenomikai elemzését végeztük el. Számos egyértelműen modern szennyeződés mellett azonosítottunk olyan organizmusokat is, amelyek esetében nem zárható ki, hogy történelmi eredetűek. A Bacillus, Coprococcus, Metabacillus, Niallia és Roseburia nemzetségekbe tartozó baktériumszekvenciák jelentős mennyisége mellett növények, állatok és emberek nyomait is megtaláltuk.
A Triticum nemzetséghez rendelt szekvenciák a legnagyobb hasonlóságot az Egyiptomból és a Levante déli részéről származó ősi T. turgidum ssp. dicoccum példányokkal mutatták. A Populus nemzetségbe sorolt szekvenciák leginkább a P. nigra genomjával mutattak hasonlóságot. A Lepidoptera eredetűként azonosított fragmentumok a legnagyobb hasonlóságot a Sphingidae genomjaival mutatták. A H. sapiens-szekvenciák haplotípus-elemzése a mitogenom és az Y-kromoszóma alapján az L3 és az E haplocsoportokat jelöli, amelyek a mai szubszaharai Afrikában két gyakori genetikai vonal.

15:00 - 15:15: Szünet

    

4. szekció - Orvosi bioinformatika