ITaS

Information Technology and Systems - 2013
Conference for Young Scientists and Engineers 
September, 1-6, Kaliningrad, Russia

ИТиС
Russian | English

 

 

Subsribe

 

Visitors:

 

RSS RSS

 

Organizers

IITP RAS

STRADO

BFU

PreMoLab

 

 

Important Dates

Paper submission due

April, 15
(hard deadline)


Notification of acceptance
May, 27

Camera-ready due
June, 10

 

 

Partners

RAS

http://dynastyfdn.com/

RFFI

MIPT

TRV

A B C D E F G I K L M N O P R S T U V Y Z


A

Anton Akhi
Anton Akhi, Alexey Sergushichev, Fedor Tsarev
Improved Maximum Likelihood Estimation of Distance between Contigs in Genome Scaffolding Problem Download paper
Abstract: DNA fragment assembly is an important problem in bioinformatics, where given a set of DNA reads one must reconstruct the initial DNA sequence. The process of DNA assembly is commonly divided into three steps: correcting errors in the initial DNA reads, contig assembly, which constructs relatively long DNA fragments and, finally, scaffold assembly, which aims to determine the correct order and orientation of contigs in the DNA sequence and distances between them. Scaffold assembly techniques use additional information in the form of mate-pair reads — pairs of DNA sequence reads with known distance estimations for each pair of reads. A major drawback in all modern scaffolding techniques is the low quality estimation of distance between contigs, which is commonly based on mean distance calculation. In this paper we propose improved algorithm based on maximum likelihood principle for estimating distance between contigs. The proposed approach was experimentally evaluated on the E. Coli genome consisting of 4.6 Mbp and synthetic mate-pair reads library generated with MetaSim using default Illumina error model.

U.S. Aleshina
Sofia Popova, O.V. Rudneva, Irina Lukashevich, U.S. Aleshina
Структурный подход при исследовании эмоционально – поведенческих нарушений у детей с алалией Download paper
Abstract: Речевая деятельность формируется и находится в тесной связи со всеми высшими психическими функциями, протекающими в сенсорной, интеллектуальной, аффективно-волевой сферах. Эти связи проявляются не только при нормальном развитии, но и при расстройствах формирования речи. В работе показано, что нарушения психо-эмоционального статуса детей с алалией связаны с биологическими факторами риска, органическим поражением лобно-фронтальных, медиобазальных, диэнцефальных и стволовых отделов мозга, а также наличием у детей речевого синдрома алалия. Группа детей с алалией оказалась неоднородной по эмоционально-поведенческому статусу. Выраженность изменений этого статуса напрямую зависит от тяжести родового анамнеза и органических поражений структур мозга, связанных с формированием психической активности, выраженностью нарушения речи.

Andrey Alexeevski
Alexander Panchin, Sofya Medvedeva, Andrey Alexeevski, Sergei Spirin, Yuri Panchin
Context dependent mutagenesis in humans and drosophila: a comparison Download paper
Abstract: Mutation rates are context dependent: adjacent nucleotides may influence the probability of mutations in a genomic position. There is a remarkable difference between the context dependent mutagenesis of humans and drosophila. For example, C>T mutations are overrepresented in the CG context in humans (and other vertebrates), but not in Drosophila melanogaster. Recently several other hypermutable motifs were identified in humans: an increased frequency of T>C mutations in the second position of the words ATTG and ATAG, and an increased frequency of A>C mutations in the first position of the word ACAA. Such differences in the observed regularities of mutagenesis between representatives of different taxa might reflect differences in mutational mechanisms. We performed a systematical comparison of mutation regularities within 2-4bp contexts in humans and drosophila and found that the mentioned above hypermutable contexts in humans are not hypermutable in fruit flies. Hypermutable mutation contexts specific to drosophila were also identified.

Kirill Andreev
Aleksandr Miller, Boris Miller, Karen Stepanyan, Kirill Andreev, Sergey Khoroshenkih
Optimal filter selection for UAV trajectory control problem Download paper
Abstract: В работе рассматривается задача определения координат неподвижных источников излучения по косвенным угловым наблюдениям. Она является ключевой в задаче множественной фильтрации и построении оптимальной траектории БЛА.

Anna Antonova
Anna Antonova, Alexey Solovyev
Conditional Random Fields Models Applied to Russian Language Processing Download paper
Abstract: Работа посвящена исследованию метода условных случайных полей (Conditional Random Fields — CRF) на русскоязычных текстах. В частности, продемонстрированы результаты использования CRF в задачах распознавания именованных сущностей, определения частей речи и сентимент-анализа сообщений относительно объекта тональности. Результаты CRF сравниваются с результатами, полученными другими методами.

Renat Arifulov
Renat Arifulov, Sergey Naumenko
Data center and computational cluster in the laboratory of evolutionary genomics: 2 years into the flight Download paper
Abstract: В лаборатории эволюционной геномики для обработки данных и проведения расчетов используется кластерная вычислительная система. За полтора года её работы приняты данные от 19 запусков секвенатора Illumina Hiseq 2000 общим объемом около 18T, произведена сборка десятков геномов и транскриптомов, обработано более 50000 вычислительных задач, работает более 50 пользователей. Основные трудности связаны с обработкой потоков данных, объем которых увеличивается в результате доступа новых групп исследователей к возможностям высокопроизводительного секвенирования. Предлагается решение по оптимальному управлению потоками данных, состоящее из использования распределенной файловой системы lustre для основной массы расчетов на кластере, и выделения специальных томов, доступных по протоколу fiber channel для самых крупных проектов.

Artem Artemov
Artem Artemov, Mikhail Gelfand, Alexander Favorov, Andrey Mironov
Estimation of the confounding effect of chromosome conformation on ChIP-seq signal Download paper
Abstract: Various chromosome conformation capture methods (including Hi-C, 3C and ChIA-PET) appear to be technically similar to ChIP-seq method as all of them rely on DNA-protein cross-linking. Spatially proximal DNA fragments are believed to be cross-linked through a protein 'bridge' which means that they are both linked to the same protein complex. We hypothesized that spatial organization of the genome could generate artefacts in ChIP-seq, a method to study occupancy of DNA by a protein of interest. In theory, if a DNA fragment A is occupied by a certain protein (e.g., a Transcription Factor) and DNA fragment A is spatially proximal to a DNA fragment B, ChIP-seq can detect false evidence of occupancy of B by the studied protein. To address this issue, we assumed that true sites of protein binding are associated with DNAse hypersensitivity peaks. We constructed and applied a statistical model which compares levels of ChIP-seq signals for various proteins within and outside of DNAse hypersensitivity sites in the spatially interacting regions and estimates ChIP-seq artefacts potentially caused by DNA 3D folding. Our estimations are useful in the discovery of transcription factories as they help exclude the false similarities between protein-occupancy profiles of spatially proximal DNA regions.


up

B

Dmitry Bankov
Dmitry Bankov, Andrey Guschin, Evgeny Khorov
MSE Calculation for Video Streaming in Lossy Networks Download paper
Abstract: В статье решается задача вычисления метрики MSE видеопотока, повреждённого в процессе передачи по сети. Представлен алгоритм сопоставления кадров между оригинальным и повреждённым видеопотоком, учитывающий возможные потери при передаче видеофайлов по сети.

Maria Baranova
Maria Baranova, Georgii Bazykin, Alexey Kondrashov
Population genomics of a highly polymorphic fungus Schizophyllum commune Download paper
Abstract: The current record-holder for the highest genetic diversity level among eukaryotes is a marine ascidian Ciona savignyi, with the autosomal nucleotide diversity at 8%. Here, we show that the world's most widely distributed mushroom Schizophyllum commune is more polymorphic. We report results of comparative analysis of 32 haploid genotypes (13 from the USA and 19 from European Russia) of a split-gill fungus Schizophyllum commune. American population of S. commune possesses pi = 0.13, almost two times higher than the previous record of 0.068 (Pacific ascidian C. s.), and Russian population pi = 0.09. Despite such exceptionally high pi, which indicates high effective population size and, thus, efficient selection, populations of S. c. possess a lot of bad alleles. The genetic distance between the two populations is 0.25, and is mostly due to different allele frequencies of shared ancestral polymorphisms. A number of selective sweeps occurred after divergence of these populations which are partially reproductively isolated from each other. Together with its small genome size, easy cultivation and reproduction in the laboratory, possibility to obtain haploid genotypes, exceptionally high variation of S. commune makes it a promising model organism for population, quantitative, and evolutionary genetics.

Georgii Bazykin
Maria Baranova, Georgii Bazykin, Alexey Kondrashov
Population genomics of a highly polymorphic fungus Schizophyllum commune Download paper
Abstract: The current record-holder for the highest genetic diversity level among eukaryotes is a marine ascidian Ciona savignyi, with the autosomal nucleotide diversity at 8%. Here, we show that the world's most widely distributed mushroom Schizophyllum commune is more polymorphic. We report results of comparative analysis of 32 haploid genotypes (13 from the USA and 19 from European Russia) of a split-gill fungus Schizophyllum commune. American population of S. commune possesses pi = 0.13, almost two times higher than the previous record of 0.068 (Pacific ascidian C. s.), and Russian population pi = 0.09. Despite such exceptionally high pi, which indicates high effective population size and, thus, efficient selection, populations of S. c. possess a lot of bad alleles. The genetic distance between the two populations is 0.25, and is mostly due to different allele frequencies of shared ancestral polymorphisms. A number of selective sweeps occurred after divergence of these populations which are partially reproductively isolated from each other. Together with its small genome size, easy cultivation and reproduction in the laboratory, possibility to obtain haploid genotypes, exceptionally high variation of S. commune makes it a promising model organism for population, quantitative, and evolutionary genetics.

Alexey Neverov, Ksenia Lezhnina, Georgii Bazykin, Alexey Kondrashov
Intrasubtype reassortments cause adaptive amino acid substitutions in H3N2 influenza genes Download paper
Abstract: Reassortments between strains and point mutations are two major contributors to diversity of Influenza A virus; however, the interrelation between these two processes is unclear. It has been suggested that reassortments provoke a temporary increase in the rate of amino acid changes as the viral proteins adapt to new genetic environment, but this phenomenon has not been studied systematically. Here, we use a phylogenetic approach to infer the reassortment events between the 8 segments of influenza A H3N2 virus since its emergence in humans in 1968. We then study the amino acid replacements that occurred in genes encoded in each segment subsequent to reassortments. In five out of eight genes (NA, M1, HA, PB1 and NS1), the reassortment events led to a transient increase in the rate of amino acid replacements on the descendant phylogenetic branches.

Nadezhda Terekhanova, Georgii Bazykin, Alexey Kondrashov, Nicolai Mugue
Genome-wide patterns of divergence during adaptation to fresh water in threespine stickleback Gasterosteus aculeatus Download paper
Abstract: The genetic basis of repeated adaptation to freshwater habitat in threespine stickleback Gasterosteus aculeatus remains a challenge. Here, we use next-generation sequencing to explore this process on a genome-wide scale. We compared the gene pools of two marine samples of G. aculeatus from the White Sea with the samples from two old freshwater lakes near sea shores. We observed 5,687 "marker" SNPs at which the marine and the freshwater populations were substantially different, and designated the corresponding alleles as marine and freshwater, respectively. The genome of G. aculeatus contained 20 regions where the density of such SNPs was markedly elevated. Next, we studied the allelic composition of two freshwater populations of G. aculeatus that were artificially started in 1978 from equal numbers of marine and freshwater individuals and two freshwater populations of the modern origin. In most of the clusters of marker SNPs, we observe a shift of frequencies of freshwater alleles from 0.5 to 0.57 and 0.78 in two artificial populations and from ~0.1 to 0.37 and 0.63 in two natural populations.

Vladimir Seplyarskiy, Georgii Bazykin, Alexey Kondrashov, Evgeny Leushkin, Maria Logacheva, Alexey Penin
High-resolution study of recombination in a highly polymorphic fungus Schizophyllum commune Download paper
Abstract: Schizophyllum commune is a species of fungus with extreme level of nucleotide polymorphism. To study the molecular details of recombination in this species, we obtained NGS data for two individuals from two distinct populations (Moscow, Russia and Ann Arbor, MI), and for 17 their F1 offspring. The genome-average synonymous nucleotide difference between parents was 18.8%. We detected 39 reliable crossing-over events. In contrast to humans, crossovers in S. commune tend to occur within genes, and in regions of locally reduced polymorphism levels: the distance between SNPs that mark the crossover between parents (crossover region) is 6 larger higher than the mean distance between SNPs in the adjacent regions. Furthermore, crossover regions have a ~10% higher GC content, compared with the adjacent regions, and correspond to regions of high differences in GC-content between parents.

Galina Klink, Georgii Bazykin
Analysis of prevalence of epistasis on the basis of huge phylogenies Download paper
Abstract: Epistatic interactions between amino acid sites shape the local fitness landscapes, affecting the site-specific probabilities of fixations of different amino acids. Comparisons of prevalences of amino acids at individual sites with site-specific dn/ds values suggest that the vast majority of amino acid fixations that occur at a given instant would be deleterious at another instant (Breen et al. 2012). However, this analysis can be confounded by the differences in fitness between different fixed variants (McCandlish et al. 2013). Indeed, a slightly deleterious allele can remain fixed for a while, inflating the number of amino acids observed at a site, but not increasing the dn/ds value significantly. This effect can be particularly pronounced in huge datasets, in which even rare slightly deleterious mutations are likely to be observed. The data on instantaneous selection coefficients associated with allele replacements is implicit in phylogenies. Here, we reconstruct the phylogeny of 8,000 cytochrome B proteins from 8,000 metazoan species, and use this data to obtain high-resolution site-specific distributions of survival times of all the amino acids observed at a site. An average amino acid site is occupied by ~10 amino acids at different species, consistent with the previous estimates (Breen et al. 2012). However, the sums of branch lengths occupied by individual amino acids differed greatly, with most of the amino acids occurring only at small near-terminal clades. In other words, the molecular clock is strongly overdispersed, consistent with selection disfavoring rare amino acids; and much of the incongruence between site-specific amino acid prevalences and dn/ds values can be explained without invoking epistasis. Still, the data cannot be fully explained under the assumption of invariant fitness landscape, and thus some changes between relative site-specific fitnessed of different amino acids, probably associated with epistasis, occur.

Aleksey Bedrintsev
Aleksey Bedrintsev, Vladimir Chepyzhov
Data representation with extremal ellipsoids Download paper
Abstract: В статье предложен подход к аппроксимации множества векторов, лежащих в выпуклом многограннике, с помощью эллипсоидов. Рассмотрены эллипсоид главных компонент, эллипсоид минимального объема, содержащий заданный точки, эллипсоид с минимальным следом его матрицы, эллипсоид максимального объема, содержащийся в многограннике и эллипсоид Дикина. Разработана процедура, которая позволяет изменить эллипсоид, построенный исключительно по выборке так, чтобы он принадлежал допустимому многограннику, и, наоборот, чтобы эллипсоид, построенный исключительно по многограннику, лучше описывал множество точек. Некоторые эллипсоиды строятся через решение оптимизационных задач. Они формулируются в виде задач выпуклого программирования с использованием линейных матричных неравенств.

Mikhail Belyaev
Mikhail Belyaev
Approximation problem in surrogate modelling with regard to peculiarities of design of experiments Download paper
Abstract: Для большого количества задач суррогатного моделирования характерен дизайн эксперимента (множество точек обучающей выборки) специального вида, значительно отличающийся от случайного равномерного распределения. В работе рассматривается два наиболее часто встречающихся случая, а именно полное декартово произведение и декартово произведение с пропусками. Решение задачи аппроксимации будем искать как разложение по словарю функций, сформированному как тензорное произведение словарей меньшей размерности. Оптимальная аппроксимация в выбранном классе функций и с анизотропным штрафом на изменчивость может быть найдена с помощью минимизации квадратичной по коэффициентам разложения функции. Решение этой оптимизационной задачи для полного декартова произведения может быть найдено явно. Для декартова произведения с пропусками в работе предложен эффективный алгоритм минимизации, основанный на использовании тензорной арифметики и свойств произведения Кронекера.

Yulia Bibilo
Yulia Bibilo
Tau-function of the isomonodromic deformation with resonant irregular singularities Download paper
Abstract: Рассматривается изомонодромная деформация с иррегулярными особыми точками. Исследуется связь между соответствующими ей тета-дивизором и тау-функцией.

Olga Bochkareva
Olga Bochkareva
Evolutionary history of recombination events in E.coli, Shigella and Salmonella genomes Download paper
Abstract: В работе была исследована группа бактерий Escherichia coli / Shigella / Salmonella, содержащая 47 полностью отсеквенированных и аннотированных геномов. На основе данных об ортологических рядах был проанализирован порядок генов и выделены синтенные блоки (участки с совпадающим порядком генов). С помощью алгоритма MGRA были построены эволюционные деревья, реконструирован порядок генов у предков во всех его узлах и перестройки блоков на всех ветвях. Сравнение частот перестроек на деревьях E.coli и Shigella spp. показало, что поток внутригеномных рекомбинаций не равномерен по времени. Для неуниверсальных ортологических рядов были проанализированы две характеристики: консервативность локализации в геномах и топология филогенетического дерева ряда. Консервативность порядка универсальных генов в геномах E. coli и Salmonella spp. позволила отфильтровать случаи, когда причиной изменения относительного расположения генов ряда в геномах являлись геномные перестройки, затронувшие соседние универсальные гены. Таким образом, на основе сопоставления локализации генов и филогенетических деревьев ортологических рядов были выделены гены, которые независимо несколько раз были перенесены горизонтально.

Elena Lopatina, Olga Bochkareva
Genome evolution in Burkholderia spp. Download paper
Abstract: Предметом исследования в этой работе являются штаммы бактерий рода Burkholderia. Они интересны тем, что содержат несколько хромосом. Были получены ортологические ряды и проведен анализ пан-геномов бактерий. Также была восстановлена история рекомбинационных событий. Было построено филогенетическое дерево и реконструированы распределения универсальных ортологических рядов по хромосомам в каждом узле. Также была получена матрица, отражающая величины потоков ортологических рядов между хромосомами.

Andrey Bolshakov
Andrey Bolshakov, Alexey Fedorov, Dmitry Vatolin
Creating a gaze map database for the verification of the saliency model for video sequence Download paper
Abstract: Модели зрительного внимания, позволяющие выделять наиболее привлекательные детали изображения, являются важным источником информации для многих областей — от когнитивной психологии до технического зрения. Особый интерес представляет применение карт внимания для анализа видеоматериала различного рода: с их помощью можно оценить серьезность ошибок при компрессии видео или построении сцен для стереокинофильмов. Целью данной работы было создание базы данных для верификации модели внимания, имитирующей распределение плотности точек фиксации взора в процессе восприятия видеоматериалов. Для проведения адекватной верификации нами была создана база данных состоящая из записей движений глаз, полученных на многих испытуемых с использованием высокоскоростной и высокоточной системы бесконтактной регистрации перемещений взора. В процессе подготовки к данной работе нами также были созданы тестовые видеопоследовательности, которые в дальнейшем могут быть использованы в ходе построения иных моделей и для их последующего сравнения с верифицируемой. Итогом работы стала оценка соответствия испытываемой модели и созданной базы записей движений глаз, а также сама база записей движений глаз.

Marina Borisova
Marina Borisova, Alexander Tanas
Choosing of endonuclease restriction for RRBS method Download paper
Abstract: Нарушения метилирования ассоциированы с широким спектром патологии, и наиболее выражены в клетках злокачественных опухолей, начиная с самых ранних этапов онкогенеза. Существующие способы использования ВПС для анализа дифференциального метилирования ДНК доступны крайне ограниченному количеству исследовательских групп и не позволяют проводить тестирование значительных по объёму выборок образцов биологического материала. Кроме того, получаемые данные перегружены информацией о состоянии метилирования локусов генома, имеющих незначительный маркерный потенциал. В настоящее время актуальной является задача разработки экономичного, и, в то же время, эффективного метода скрининга дифференциального метилирования ДНК с использованием ВПС. Для оптимизации метода анализа метилирования бисульфитного секвенирования выборок локусов мы разработали компьютерную программу — ReMark, которая позволяет оценивать принадлежность сайтов узнавания эндонуклеаз рестрикции интересующим последовательностям. В результате проведённого анализа с использованием ReMark был выбран фермент, который позволяет сформировать библиотеку фрагментов генома человека с максимальным содержанием CpG-островков.

Marina Borisova, Dmitry Malko
Mechanisms of Streptomyces sp. adaptation to sea environment Download paper
Abstract: Виды рода Streptomyces — это грамположительные нитчатые бактерии, которые производят множество вторичных метаболитов, в том числе антибиотиков. Эти бактерии продуцируют более двух третей всех клинически важных антибиотиков и потому вызывают высокий фармакологический и индустриальный интерес. Филогенетический анализ двух штаммов из рода Streptomyces, выделенных из разных губок, показал их близость (99,9% идентичности генов 16S рРНК). Секвенирование, аннотация и анализ геномов этих штаммов показали, что у них был общий почвенный предок с Streptomyces albus J1074. Несмотря на высокое сходство генов «домашнего хозяйства» в изучаемых штаммах и S. albus, некоторые гены биосинтеза вторичного метаболизма могут сохраняться в одном и отсутствовать в другом штамме, подтверждая гипотезу о различных путях эволюции этих Streptomyces. Наши исследования проясняют эволюцию изучаемых стрептомицет, в том числе при переходе от почвенного образа жизни к морскому.

Lev Bulat
Lev Bulat
The upgraded glasses for relieve a visual fatigue Download paper
Abstract: Представлен новый вариант технического исполнения очков для снятия зрительного утомления, прототипом которых является прибор «Радуга — 3Л», разработанный в ИППИ РАН. Новый прибор отличается компактностью исполнения, удобством эксплуатации и наличием новых встроенных функций. В основу действия прибора положен метод импульсной фотостимуляции для восстановления зрительных функций. Рассмотрены показания к применению и рекомендации к использованию. Даны технические характеристики устройства.

Evgeny Burnaev
Ivan Panin, Evgeny Burnaev
Design of Experiment for Sensitivity Analysis based on Quadratic Model Download paper
Abstract: В работе предлагается асимптотический критерий оптимальности дизайна для вычисления индексов чувствительности в случае квадратичной модели данных и процедура построения адаптивного дизайна эксперимента на основе этого критерия. Проводится сравнение предложенного адаптивного дизайна с другими дизайнами эксперимента.

Nadezda Bykova
Nadezda Bykova, Alexander Favorov, Andrey Mironov
Hidden Markov models for evolution and comparative genomics analysis Download paper
Abstract: The problem of reconstruction of ancestral states given a phylogeny and data from extant species arises in a wide range of biological studies. The continuous-time Markov model for the discrete states evolution is generally used for the reconstruction of ancestral states. We modify this model to account for a case when the states of the extant species are uncertain. This situation appears, for example, if the states for extant species are predicted by some program and thus are known only with some level of reliability; it is common for bioinformatics field. The main idea is formulation of the problem as a hidden Markov model on a tree (tree HMM, tHMM), where the basic continuous-time Markov model is expanded with the introduction of emission probabilities of observed data (e.g. prediction scores) for each underlying discrete state. Our tHMM decoding algorithm allows us to predict states at the ancestral nodes as well as to refine states at the leaves on the basis of quantitative comparative genomics. The test on the simulated data shows that the tHMM approach applied to the continuous variable reflecting the probabilities of the states (i.e. prediction score) appears to be more accurate then the reconstruction from the discrete states assignment defined by the best score threshold. We provide examples of applying our model to the evolutionary analysis of N-terminal signal peptides and transcription factor binding sites in bacteria. The program is freely available at http://bioinf.fbb.msu.ru/∼nadya/tHMM and via web-service at http://bioinf.fbb.msu.ru/treehmmweb.


up

C

Vladimir Chepyzhov
Aleksey Bedrintsev, Vladimir Chepyzhov
Data representation with extremal ellipsoids Download paper
Abstract: В статье предложен подход к аппроксимации множества векторов, лежащих в выпуклом многограннике, с помощью эллипсоидов. Рассмотрены эллипсоид главных компонент, эллипсоид минимального объема, содержащий заданный точки, эллипсоид с минимальным следом его матрицы, эллипсоид максимального объема, содержащийся в многограннике и эллипсоид Дикина. Разработана процедура, которая позволяет изменить эллипсоид, построенный исключительно по выборке так, чтобы он принадлежал допустимому многограннику, и, наоборот, чтобы эллипсоид, построенный исключительно по многограннику, лучше описывал множество точек. Некоторые эллипсоиды строятся через решение оптимизационных задач. Они формулируются в виде задач выпуклого программирования с использованием линейных матричных неравенств.

Dmitry Chernikov
Dmitry Chernikov
Помехоустойчивое кодирование с использованием биортогональных наборов фильтров точного восстановления Download paper
Abstract: В работе представлена схема помехоустойчивого кодирования с применением биортогональных наборов фильтров точного восстановления и предложен метод построения таких фильтров с использованием алгоритма Евклида нахождения НОД в кольце многочлена над конечным полем.

Zoya Chervontseva
Zoya Chervontseva
Refinement of transcriptional regulation prediction in bacteria using the Up-Down algorithm Download paper
Abstract: Стандартные методы поиска сайтов связывания транскрипционных факторов не полностью автоматизированы, и качество предсказания критическим образом зависит от исследователя. Ранее в нашей лаборатории был разработан алгоритм, основанный на эволюционной модели, который позволяет решить эту проблему. На данный момент собран конвейер из необходимых программ и планируется провести предсказание событий транскрипционной регуляции в геномах Enterobacteria для нескольких десятков факторов транскрипции.

Jelena Chuklina
Jelena Chuklina, Nikolay Lyubimov
TSSF — Transcription Start Finder In Differential RNA Sequencing Data Download paper
Abstract: Transcriptional organization of bacteria and its regulation is an important issue for modern microbilogy. High-throughput dRNA-sequencing techniques developed recently tremendously aid elucidating this complex issues. We have developed a pipeline which allows detection and annotation of transcription start sites (TSS), determination of promoter motifs preceding the TSSes.Software developed was tested on dRNA-seq data of Bradyrhizobium japonicum and Rhodobacter Sphaeroides belonging to the alpha-proteobacteria class.


up

D

Stepan Denisov
Stepan Denisov
Newborn splice sites are under positive selection Download paper
Abstract: Подавляющее большинство сайтов содержат инвариантные нуклеотиды (AG в акцепторных сайтах и GT — в донорных). Наличие динуклеотидов является необходимым условием того, чтобы сплайсинг корректно прошел. Мы рассматриваем ситуации появления новых динуклеотидов на линии человека. В большинстве случаев эти ситуации можно трактовать, как появление новых сайтов сплайсинга. После рождения динуклеотида, другие нуклеотиды, входящие в сайт сплайсинга подвергаются действию движущего (положительного) отбора, направленного на увеличение числа консенсусных букв в сайте.

Alexander Derendyaev
Alexander Derendyaev, Valery Gitis
Vehicle Velocity Analysis for Megapolis Road Network According by the Data of Mobile Operator Download paper
Abstract: Использование данных сотового оператора (геолокация телефонов), позволяет получить карту дорожных скоростей. В данной работе описывается метод анализа скоростей автомобильной дорожной сети мегаполиса по данным оператора сотовой связи и предложено его дальнейшее развитие.

Viacheslav Dikonov
Viacheslav Dikonov
An experiment in automatic generation of disambiguation rules based on semantic categories of Russian words Download paper
Abstract: В статье описывается начальная часть опыта по автоматизированному нахождению правил разрешения лексической/синтаксической многозначности, которые могли бы применяться в системе автоматического анализа текста и перевода ЭТАП-3. Основным принципом формирования правил является поиск семантически обусловленной сочетаемости между словами в определенном значении (лексемами). Для этого на основе данных словаря Кросслексика и модифицированной онтологии SUMO, которая задает классы значений слов, формируется набор шаблонов словосочетаний. Эти шаблоны позволяют компьютеру определить, похожи ли встречаемые в тексте синтаксически связанные пары слов на примеры словосочетаний в словаре, и определить значения входящих в них слов. Качество и продуктивность шаблонов оценивается с помощью корпуса СинТагРус. Удачные шаблоны словосочетаний могут быть впоследствии преобразованы в словарные правила системы ЭТАП.

D.U. Dmitriev
Alexander Gasnikov, D.U. Dmitriev
Об эффективности использования алгоритма Григориадиса-Хачияна для поиска вектора PageRank в случае разреженной матрицы Download paper
Abstract: В работе описан рандомизированный способ поиска вектора PageRank, т.е. решения системы, со стохастической матрицей P размера n \times n, где n ~ 10^{7} -10^{9}, т.о. исключается возможность "честного" умножения матрицы P на столбец, если рассматривать не разреженные объекты. В основе предложенного способа идея — свести поиск вектора к решению задачи негладкой выпуклой оптимизации. Возникшая задача с помощью небольшой модификации алгоритма Григориадиса-Хачияна (1995) решается, например, с таким же оценками сложности, что и предложенный Назиным-Поляком (2011) для поиска PageRank рандомизированный вариант метода зеркального спуска А.С. Немировского, но для разреженных матриц предложенный в этой работе метод показывает заметно лучшие результаты.

Alexander Gasnikov, E.U. Klochkov, Evgenia Gasnikova, D.U. Dmitriev
Об эффективности использования алгоритма MCMC для поиска вектора PageRank в случае не разреженной матрицы Download paper
Abstract: В работе рассматривается рандомизированный способ, базирующийся на идее Markov chain Monte Carlo, поиска вектора PageRank, т.е. решения системы p^{T}=p^{T}*P, со стохастической матрицей P размера n \times n (решение ищется в классе распределения вероятностей), где n ~ 10^{7} -10^{9}, т.о. исключается возможность "честного" умножения матрицы на столбец, если рассматривать не разреженные объекты. Этот подход эффективен в случае "быстрого" выхода итерационного процесса на стационар, и учитывает также другую специфику матрицы — равенство отличных от нуля вне диагональных элементов матрицы по строчкам (это используется при организации случайного блуждания по графу с матрицей P).

Anna Dourneva
Anna Dourneva, Ekaterina Levichkina, Ivan Pigarev
Cat primary visual cortical neurons estimate distance in central vision area Download paper
Abstract:


up

E

Grigiry Edidin
Sergey Naumenko, Grigiry Edidin
Bacteria from Ancient Sediments: ancient or extant? Download paper
Abstract: Учёные-геологи извлекли образцы бактерий из отложений в зоне вечной мерзлоты (Мамонтова гора в долине реки Алдан в центральной Якутии). Возраст образования отложений составляет 3.5 млн. лет. Геномы бактерий были отсеквенированы в лаборатории эволюционной геномики. Бактерии были типированы по 16S рРНК как представители bacillus cereus и bacillus pumilus. Были построены филогенетические деревья как по 16S РНК, так и по полным геномам. Можно ли определить возраст бактерий по этим данным? Согласно длине ветвей на филогенетическом дереве и расположению ветвей относительно ближайших родственников, данные образцы являются современными бактериями.

Kirill Efimov
Kirill Efimov
Применение методов оценки взаимной информации для отбора признаков в задачах регрессии Download paper
Abstract: Во многих прикладных задачах машинного обучения данные имеют большую размерность, что затрудняет их обработку. Поэтому актуально решение задачи отбора наиболее релевантных и неизбыточных признаков. Цель данной работы состоит в том, чтобы сделать обзор имеющихся методов и провести их сравнение на искусственных и реальных данных в применении к задачам регрессии.

Ekaterina Ermakova
Ekaterina Ermakova, Dmitry Malko
Evolution of structure and sequence of alternatively spliced Drosophila genes Download paper
Abstract: На материале 12 полных геномов плодовых мушек рода Drosophila изучены паттерны потерь и приобретений альтернативных и постоянных кодирующих сегментов белок-кодирующих генов, а также паттерны нуклеотидных замен в различных типах альтернативных сегментов.


up

F

Alexander Favorov
Elena Stavrovskaya, Alexander Favorov, Andrey Mironov
Fast assessment of the correlation betweendierent coverage-like genomic features and of its statistical signicance Download paper
Abstract: Благодаря современным методам секвенирования сегодня для исследования доступно большое количество данных, ассоциированных с конкретными областями ДНК (например, взаимодействия белок-ДНК и т.п.). Эти данные часто представлены в виде функции от позиции ДНК (профиля покрытия). Корреляция между данными из различных источников в масштабе хромосомы или всего генома свидетельствует о взаимосвязи соответствующих биологических характеристик (например, между уровнем транкрипции и модификацией гистонов). Задача вычисления корреляции была успешно решена для интервальных разметок, то есть разметок с функцией покрытия, принимающей значения 0 либо 1 [1](http://genometricorr.sourceforge.net/), а также для разметок общего вида ([2], [3], [4]). Ключевая идея этих подходов состоит в том, что если профили покрытия одинаково распределены вдоль последовательности хромосомы, соответствующие характеристики взаимосвязаны. Идея нашего метода заключается в том, что пики профилей покрытий функционально связанных характеристик могут располагаться в одной области генома, но не в одной позиции (с некоторым смещением). Для того, чтобы учесть такие взаимосвязи, мы предлагаем быстрый метод, который вычисляет корреляцию с помощью свертки. Ядро свертки отвечает за сопоставление соседних позиций. Данный метод реализован в виде компьютерной программы на языке C++ и позволяется работать как с интервальными разметками, так и с разметками общего вида, а также их комбинациями.

Ekaterina Zhuravleva, Elena Stavrovskaya, Alexander Favorov, Andrey Mironov
Inter-tissue сomparison of various genomic histone modification epimarks Download paper
Abstract: Модификация гистонов является одним из механизмов управления экспрессией генов в клетках различного типа и играет важную роль в клеточной дифференцировке. Наличие одновременно нескольких модификаций позволяет более тонко регулировать работу генов. Поэтому сравнительный анализ модификаций гистонов на уровне тканей является важной задачей эпигенетики. В данной работе исследованы зависимости между разметками модификаций гистонов - H3k4me1, H3k4me2, H3k27ac, H3k36me3, H3k79me2, H3k9ac, H3k4me3, H3k27me3, H4k20me1 в тканях человека. С помощью функций пакета GenometriCorr были посчитаны корреляционные статистики для каждой пары разметок одной и той же модификации из разных тканей. Анализ корреляций показал, что клеточные типы, обладающие сходными морфологией и функциями, наиболее близки друг к другу по профилям модификаций гистонов. В то же время не было выявлено кластеризации тканей по общности происхождения и развитию в онтогенезе из экто-, эндо- или мезодермы. Для эмбриональных стволовых клеток человека показано сходство по профилям различных модификаций с разными типами тканей. Предположительно это объясняется тем, что большая часть модификаций гистонов, наблюдаемых в дифференцированной клетке, приобретаются ею на конечных стадиях дифференцировки.

Artem Artemov, Mikhail Gelfand, Alexander Favorov, Andrey Mironov
Estimation of the confounding effect of chromosome conformation on ChIP-seq signal Download paper
Abstract: Various chromosome conformation capture methods (including Hi-C, 3C and ChIA-PET) appear to be technically similar to ChIP-seq method as all of them rely on DNA-protein cross-linking. Spatially proximal DNA fragments are believed to be cross-linked through a protein 'bridge' which means that they are both linked to the same protein complex. We hypothesized that spatial organization of the genome could generate artefacts in ChIP-seq, a method to study occupancy of DNA by a protein of interest. In theory, if a DNA fragment A is occupied by a certain protein (e.g., a Transcription Factor) and DNA fragment A is spatially proximal to a DNA fragment B, ChIP-seq can detect false evidence of occupancy of B by the studied protein. To address this issue, we assumed that true sites of protein binding are associated with DNAse hypersensitivity peaks. We constructed and applied a statistical model which compares levels of ChIP-seq signals for various proteins within and outside of DNAse hypersensitivity sites in the spatially interacting regions and estimates ChIP-seq artefacts potentially caused by DNA 3D folding. Our estimations are useful in the discovery of transcription factories as they help exclude the false similarities between protein-occupancy profiles of spatially proximal DNA regions.

Nadezda Bykova, Alexander Favorov, Andrey Mironov
Hidden Markov models for evolution and comparative genomics analysis Download paper
Abstract: The problem of reconstruction of ancestral states given a phylogeny and data from extant species arises in a wide range of biological studies. The continuous-time Markov model for the discrete states evolution is generally used for the reconstruction of ancestral states. We modify this model to account for a case when the states of the extant species are uncertain. This situation appears, for example, if the states for extant species are predicted by some program and thus are known only with some level of reliability; it is common for bioinformatics field. The main idea is formulation of the problem as a hidden Markov model on a tree (tree HMM, tHMM), where the basic continuous-time Markov model is expanded with the introduction of emission probabilities of observed data (e.g. prediction scores) for each underlying discrete state. Our tHMM decoding algorithm allows us to predict states at the ancestral nodes as well as to refine states at the leaves on the basis of quantitative comparative genomics. The test on the simulated data shows that the tHMM approach applied to the continuous variable reflecting the probabilities of the states (i.e. prediction score) appears to be more accurate then the reconstruction from the discrete states assignment defined by the best score threshold. We provide examples of applying our model to the evolutionary analysis of N-terminal signal peptides and transcription factor binding sites in bacteria. The program is freely available at http://bioinf.fbb.msu.ru/∼nadya/tHMM and via web-service at http://bioinf.fbb.msu.ru/treehmmweb.

Aleksey Fedorov
Aleksey Fedorov, Alexander Ovseevich
Asymptotically optimal feedback control for systems of a linear oscillators Download paper
Abstract: Рассматривается задача успокоения произвольного числа линейных осцилляторов, связанных общим ограниченным управлением. Ищется управление по обратной связи, приводящее систему в состояние равновесия. Полученное управление является асимптотически оптимальным: отношение времени приведения в нуль с помощью этого управления к минимально возможному близко к 1, если начальная энергия системы велика. Часть результатов опирается на новую лемму об устойчивой наблюдаемости автономных линейных систем.

Alexey Fedorov
Andrey Bolshakov, Alexey Fedorov, Dmitry Vatolin
Creating a gaze map database for the verification of the saliency model for video sequence Download paper
Abstract: Модели зрительного внимания, позволяющие выделять наиболее привлекательные детали изображения, являются важным источником информации для многих областей — от когнитивной психологии до технического зрения. Особый интерес представляет применение карт внимания для анализа видеоматериала различного рода: с их помощью можно оценить серьезность ошибок при компрессии видео или построении сцен для стереокинофильмов. Целью данной работы было создание базы данных для верификации модели внимания, имитирующей распределение плотности точек фиксации взора в процессе восприятия видеоматериалов. Для проведения адекватной верификации нами была создана база данных состоящая из записей движений глаз, полученных на многих испытуемых с использованием высокоскоростной и высокоточной системы бесконтактной регистрации перемещений взора. В процессе подготовки к данной работе нами также были созданы тестовые видеопоследовательности, которые в дальнейшем могут быть использованы в ходе построения иных моделей и для их последующего сравнения с верифицируемой. Итогом работы стала оценка соответствия испытываемой модели и созданной базы записей движений глаз, а также сама база записей движений глаз.

Vsevolod Filaretov
Vsevolod Filaretov
MADS-box transcription factors involved in flower outer whorls formation Download paper
Abstract: MADS-box proteins are a family of transcription factors controlling a variety of organ development processes in plants, in particular — flower development. We analyze the distributions of transcription factors regulating the development of the outer whorls in the genomes of plants.

Alexey Frolov
Alexey Frolov
Upper bounds on the minimum distance of quasi-cyclic LDPC codes. Download paper
Abstract: Получены две верхние оценки минимального кодового расстояния для квазициклических кодов с малой плотностью проверок (КЦ МПП-кодов) 1-го типа. Сформулировано необходимое условие для того, чтобы минимальное кодовое расстояние таких кодов росло линейно с длиной кода. Описана процедура оценки минимального кодового расстояния для конкретного КЦ МПП-кода.


up

G

Sofya Garushyants
Sofya Garushyants, Marat Kazanov, Mikhail Gelfand
Horizontal gene transfer and genome evolution of Methanosarcina Download paper
Abstract: Genomes of Methanosarcina spp. are the largest among archaea. One suggested reason for that is massive horizontal gene transfer (HGT) from bacteria. Genes of bacterial origin may be involved in the central metabolism and solute transport, in particular sugar synthesis, sulfur metabolism, phosphate metabolism, DNA repair, transport of small molecules etc. Horizontally transferred (HT) genes are considered to play the key role in the ability of Methanosarcina spp. to inhabit different environments. By the moment, genomes of three Methanosarcina spp. have been sequenced, and while these genomes vary in length and number of protein-coding genes, they all have been shown to accumulate HT genes. However, previous estimates were made when fewer archaeal genomes were known. Moreover, several Methanosarcinaceae genomes from other genera were recently sequenced. Here, we revise the census of genes of bacterial origin in Methanosarcinaceae. About 5% of Methanosarcina genes were shown to be horizontally transferred from various bacterial groups, this fraction being considerably lower than suggested earlier. Simulation of the composition of the NCBI protein non-redundant database for different years demonstrates that the estimates of the HGT rate have decreased drastically since 2002, the year of publication of the first Methanosarcina genome. The phylogenetic distribution of HT gene donors is non-uniform. Most HT genes were transferred from Firmicutes and Proteobacteria, while no HGT events from Actinobacteria to the common ancestor of Methanosarcinaceae were found. Functionally, transporters are transferred more frequently than enzymes. Horizontal transfer of transcription factors is not common, while 48% of horizontally transferred genes have demonstrated differential expression in a variety of conditions. HGT of complete operons is relatively infrequent and half of HT genes do not belong to operons.

Evgenia Gasnikova
Alexander Gasnikov, E.U. Klochkov, Evgenia Gasnikova, D.U. Dmitriev
Об эффективности использования алгоритма MCMC для поиска вектора PageRank в случае не разреженной матрицы Download paper
Abstract: В работе рассматривается рандомизированный способ, базирующийся на идее Markov chain Monte Carlo, поиска вектора PageRank, т.е. решения системы p^{T}=p^{T}*P, со стохастической матрицей P размера n \times n (решение ищется в классе распределения вероятностей), где n ~ 10^{7} -10^{9}, т.о. исключается возможность "честного" умножения матрицы на столбец, если рассматривать не разреженные объекты. Этот подход эффективен в случае "быстрого" выхода итерационного процесса на стационар, и учитывает также другую специфику матрицы — равенство отличных от нуля вне диагональных элементов матрицы по строчкам (это используется при организации случайного блуждания по графу с матрицей P).

Alexander Gasnikov
Alexander Gasnikov, D.U. Dmitriev
Об эффективности использования алгоритма Григориадиса-Хачияна для поиска вектора PageRank в случае разреженной матрицы Download paper
Abstract: В работе описан рандомизированный способ поиска вектора PageRank, т.е. решения системы, со стохастической матрицей P размера n \times n, где n ~ 10^{7} -10^{9}, т.о. исключается возможность "честного" умножения матрицы P на столбец, если рассматривать не разреженные объекты. В основе предложенного способа идея — свести поиск вектора к решению задачи негладкой выпуклой оптимизации. Возникшая задача с помощью небольшой модификации алгоритма Григориадиса-Хачияна (1995) решается, например, с таким же оценками сложности, что и предложенный Назиным-Поляком (2011) для поиска PageRank рандомизированный вариант метода зеркального спуска А.С. Немировского, но для разреженных матриц предложенный в этой работе метод показывает заметно лучшие результаты.

Alexander Gasnikov, E.U. Klochkov, Evgenia Gasnikova, D.U. Dmitriev
Об эффективности использования алгоритма MCMC для поиска вектора PageRank в случае не разреженной матрицы Download paper
Abstract: В работе рассматривается рандомизированный способ, базирующийся на идее Markov chain Monte Carlo, поиска вектора PageRank, т.е. решения системы p^{T}=p^{T}*P, со стохастической матрицей P размера n \times n (решение ищется в классе распределения вероятностей), где n ~ 10^{7} -10^{9}, т.о. исключается возможность "честного" умножения матрицы на столбец, если рассматривать не разреженные объекты. Этот подход эффективен в случае "быстрого" выхода итерационного процесса на стационар, и учитывает также другую специфику матрицы — равенство отличных от нуля вне диагональных элементов матрицы по строчкам (это используется при организации случайного блуждания по графу с матрицей P).

Mikhail Gelfand
Sofya Garushyants, Marat Kazanov, Mikhail Gelfand
Horizontal gene transfer and genome evolution of Methanosarcina Download paper
Abstract: Genomes of Methanosarcina spp. are the largest among archaea. One suggested reason for that is massive horizontal gene transfer (HGT) from bacteria. Genes of bacterial origin may be involved in the central metabolism and solute transport, in particular sugar synthesis, sulfur metabolism, phosphate metabolism, DNA repair, transport of small molecules etc. Horizontally transferred (HT) genes are considered to play the key role in the ability of Methanosarcina spp. to inhabit different environments. By the moment, genomes of three Methanosarcina spp. have been sequenced, and while these genomes vary in length and number of protein-coding genes, they all have been shown to accumulate HT genes. However, previous estimates were made when fewer archaeal genomes were known. Moreover, several Methanosarcinaceae genomes from other genera were recently sequenced. Here, we revise the census of genes of bacterial origin in Methanosarcinaceae. About 5% of Methanosarcina genes were shown to be horizontally transferred from various bacterial groups, this fraction being considerably lower than suggested earlier. Simulation of the composition of the NCBI protein non-redundant database for different years demonstrates that the estimates of the HGT rate have decreased drastically since 2002, the year of publication of the first Methanosarcina genome. The phylogenetic distribution of HT gene donors is non-uniform. Most HT genes were transferred from Firmicutes and Proteobacteria, while no HGT events from Actinobacteria to the common ancestor of Methanosarcinaceae were found. Functionally, transporters are transferred more frequently than enzymes. Horizontal transfer of transcription factors is not common, while 48% of horizontally transferred genes have demonstrated differential expression in a variety of conditions. HGT of complete operons is relatively infrequent and half of HT genes do not belong to operons.

Artem Artemov, Mikhail Gelfand, Alexander Favorov, Andrey Mironov
Estimation of the confounding effect of chromosome conformation on ChIP-seq signal Download paper
Abstract: Various chromosome conformation capture methods (including Hi-C, 3C and ChIA-PET) appear to be technically similar to ChIP-seq method as all of them rely on DNA-protein cross-linking. Spatially proximal DNA fragments are believed to be cross-linked through a protein 'bridge' which means that they are both linked to the same protein complex. We hypothesized that spatial organization of the genome could generate artefacts in ChIP-seq, a method to study occupancy of DNA by a protein of interest. In theory, if a DNA fragment A is occupied by a certain protein (e.g., a Transcription Factor) and DNA fragment A is spatially proximal to a DNA fragment B, ChIP-seq can detect false evidence of occupancy of B by the studied protein. To address this issue, we assumed that true sites of protein binding are associated with DNAse hypersensitivity peaks. We constructed and applied a statistical model which compares levels of ChIP-seq signals for various proteins within and outside of DNAse hypersensitivity sites in the spatially interacting regions and estimates ChIP-seq artefacts potentially caused by DNA 3D folding. Our estimations are useful in the discovery of transcription factories as they help exclude the false similarities between protein-occupancy profiles of spatially proximal DNA regions.

Valery Gitis
Alexander Derendyaev, Valery Gitis
Vehicle Velocity Analysis for Megapolis Road Network According by the Data of Mobile Operator Download paper
Abstract: Использование данных сотового оператора (геолокация телефонов), позволяет получить карту дорожных скоростей. В данной работе описывается метод анализа скоростей автомобильной дорожной сети мегаполиса по данным оператора сотовой связи и предложено его дальнейшее развитие.

Renat Gontsov
Renat Gontsov, Irina Goryuchkina
On the Malgrange-Sibuya theorem concerning convergence of formal solutions to an ordinary differential equation Download paper
Abstract: На основе элементарного доказательства теоремы Мальгранжа--Сибуйи о достаточном условии сходимости формального степенного ряда, удовлетворяющего обыкновенному дифференциальному уравнению, приводится оценка его радиуса сходимости.

Irina Goryuchkina
Renat Gontsov, Irina Goryuchkina
On the Malgrange-Sibuya theorem concerning convergence of formal solutions to an ordinary differential equation Download paper
Abstract: На основе элементарного доказательства теоремы Мальгранжа--Сибуйи о достаточном условии сходимости формального степенного ряда, удовлетворяющего обыкновенному дифференциальному уравнению, приводится оценка его радиуса сходимости.

Maria Gracheva
Maria Gracheva
Computer-aided measuring of stereoacuity with using polarized and anaglyph separation techniques Download paper
Abstract: Стереоострота зрения, или способность различения относительного смещения двух объектов по глубине, является одним из важных показателей функционирования бинокулярных механизмов зрительной системы. Однако на сегодняшний день не существует общепринятых тестов для оценки этой способности. Используемые в клинической практике и научных исследованиях измерительные процедуры различаются рядом критических параметров, что осложняет как сравнение результатов, полученных различными авторами, так и установление нормативных значений для различных возрастных групп. Необходимость корректного и точного измерения стереоостроты зрения ставит перед исследователями задачу поиска оптимальных параметров тестовых процедур. Одним из важнейших различий между существующими тестами является используемый в них метод сепарации изображений. В рамках данной работы было проведено сравнение показателей стереоостроты зрения, полученных у одной и той же группы испытуемых при применении цветового и поляризационного методов сепарации изображений для стимулов в виде габоровских патчей трех различных пространственных частот. Тестовые стимулы предъявляли на одном и том же мониторе, позволяющем реализовать оба метода. При тестировании испытуемый надевал соответствующие стереоочки: в первом случае — с красным фильтром для одного глаза и зеленым для другого; во втором случае — с поляроидными фильтрами, пропускающими свет с круговой поляризацией разного направления. Пороговые значения, полученные при использовании поляризационной технологии, оказались существенно ниже, чем пороги при цветовом разделении каналов. Судя по нашим экспериментальным данным, разница в цвете между правым и левым изображением создает трудности при обнаружении пороговых различий и вносит неточности в процедуру измерения.

Alexander Grishin
Dmitry Zhvanskiy, Viktor Selionov, Irina Solopova, Alexander Grishin
The dependence of the interaction between the generators of upper and lower limbs on the motor task and the spatial movement organization in healthy subjects Download paper
Abstract: Ранее на здоровых испытуемых была показана специфика активации межконечностных нейронных связей при совершении ритмических движений ногами раздельно или совместно с движениями рук в положении лежа при движениях рук в вертикальной плоскости. В данной работе исследовали взаимовлияния верхних и нижних конечностей при выполнении двигательных задач, когда сочетанные и раздельные движения четырех конечностей осуществлялись при движениях рук в горизонтальной плоскости. У 9 здоровых испытуемых исследовали общую картину распределения мышечной активности при выполнении активных циклических движений рук совместно с шагательными движениями ног и без них с разными сочетаниями движений. При совместных движениях рук и ног активность в мышцах-флексорах и мышцах-экстензорах значимо различалась для синфазных и для противофазных движений. Диагональные синергии между нижними и верхними конечностями оказывали более сильное воздействие на активацию межнейронных связей центральных генераторов локомоторной ритмики. Используемые в исследовании двигательные парадигмы активировали внутриспинальные нейронные связи, степень взаимодействия которых зависела от используемых двигательных синергий, и была наибольшей при совместных движениях рук и ног с диагональным паттерном движений верхних и нижних конечностей.

Andrey Guschin
Andrey Guschin, Anton Kiryanov, Andrey Lyakhov, Evgeny Khorov
Fast Frame Aligning Algorithm for MPEG-4 Streams Quality Assessment in Wireless Networks. Download paper
Abstract: Анализируя возможности сетевых протоколов по передаче видеопотоков в режиме реального времени, многие исследователи столкнулись с проблемой оценки качества видеоизображения, для чего широко используются метрики MSE и PSNR. Однако, эти метрики не учитывают случающиеся время от времени потери пакетов при передаче видепотока через беспроводную сеть и не могут быть применены в случае, когда в полученном видеофрагменте часть кадров потеряна целиком. Чтобы адаптировать метрики качества видеоизображения к такому сценарию, разработаны различные методы выравнивания кадров в двух видеофрагментах. Оценка схожести каждого кадра в полученном видеофрагменте с рядом кадров из оригинального фрагмента для определения соответствия между ними требует значительного времени, что ограничивает применимость этих методов. В данной работе предлагается новый метод выравнивания кадров, позволяющий существенным образом ускорить процедуру оценки качества видеоизображения, полученного при передаче через беспроводную сеть.

Dmitry Bankov, Andrey Guschin, Evgeny Khorov
MSE Calculation for Video Streaming in Lossy Networks Download paper
Abstract: В статье решается задача вычисления метрики MSE видеопотока, повреждённого в процессе передачи по сети. Представлен алгоритм сопоставления кадров между оригинальным и повреждённым видеопотоком, учитывающий возможные потери при передаче видеофайлов по сети.

Oleg Gusev
Elena Shagimardanova, Margarita Sharipova, Takahiro Kikawada, Oleg Gusev
Evolution of cryptobiosis in Polypedilum vanderplanki: role of horizontal gene transfer from bacteria Download paper
Abstract: Некоторые живые эукариоты, например африкансткая хирономида Polypedilum vanderplanki способны выживать в условиях полной потери воды, впадая в состояние гипометаболизма — криптобиоз. Секвенирование генома спящей хирономиды позволило определить основные молекулярные механизмы криптобиоза. Из более чем 17 тысяч идентифицированных генов были обнаружены кодирующие нуклеотидные последовательности нетипичные для насекомых. В данной работе проведена оценка вероятности горизонтального переноса генов в геном P. vanderplanki от микроорганизмов. Идентифицировано несколько функционально-активных генов имеющих высокую степень сходства с бактериальными гомологами и формирующих монофилетичную ветвь при построении филогенетического древа. Среди этих генов выделяется группа лектинов, и фермент кинурениназа, в отношении которых получены строгие доказательства их возникновения путем горизонтального переноса.


up

I

Ivanov Alexander
Evgeny Khorov, Ivanov Alexander
Analytical Model of MCCA-based Single-hop Transmission of a Non-ordinary Stream in the Presence of Noise Download paper
Abstract: Для передачи по mesh-сети трафика, предъявляющего высокие требования к качеству обслуживания, целесообразно использовать описанный в стандарте IEEE 802.11s механизм MCCA детерминированного доступа к среде. При использовании этого механизма станции резервируют для своих передач определенные периодически повторяющиеся моменты времени, тем самым обеспечивая бесконкурентный доступ к каналу связи. Однако, чтобы обеспечить успешную доставку данных в условиях помех, необходимо устанавливать дополнительные резервирования под повторные попытки передачи. В данной работе рассмотрен неординарный поток данных и построена аналитическая модель процесса одношаговой передачи этого потока с помощью механизма MCCA в условиях помех. Модель позволяет определить наибольший период резервирований, при котором выполненены требования на задержку и долю потерянных пакетов. Полученный результат представляет собой основу для разработки модели многошаговой передачи.

Fedor Ivanov
Igor Zhilin, Fedor Ivanov, Victor Zyablov
Vectorization of computations for decoding non-binary low density parity-check codes Download paper
Abstract: Предложена модификация алгоритма декодирования q-ary Sum Product Algorithm (Q-SPA) для недвоичных кодов с малой плотностью проверок на четность, основанных на матрицах перестановок. Вычисления, используемые при декодировании такого класса кодов, могут быть естественным образом распараллелены, и таким образом представленный в работе алгоритм имеет векторную реализацию, работая не с отдельными символами над полем GF(q), а с векторами, заданными над этим полем.

Fedor Ivanov, Victor Zyablov
Codes with low-density parity-check code based on the Steiner triples permutation matrices Download paper
Abstract: В работе предложен алгоритм построения проверочных матриц регулярных кодов с малой плотностью проверок на четность, основанных на матрицах перестановок и системах троек Штейнера S(v,3,2) для v=2^m-1. Для полученных кодовых конструкций приведены оценки на скорость, минимальное кодовое расстояние, а так же на минимальную длину цикла в проверочной матрице. Представлены результаты моделирования предложенных кодовых конструкций для итеративного алгоритма декодирования "распространения доверия" (Sum-Product) при передаче кодового слова с помощью двоичной фазовой манипуляции по каналу с аддитивным белым гауссовским шумом.

Igor Zhilin, Fedor Ivanov, Pavel Rybin, Victor Zyablov
GEL codes based on binary LDPC codes Download paper
Abstract: В работе предлагается конструкция двоичного кода с обобщённой локализацией ошибок, где в качестве внешних кодов используются коды с малой плотностью проверок, основанные на системах троек Штейнера. Описываются алгоритмы кодирование и декодирования предложенной конструкции.


up

K

Anastasia Kalinina
Anastasia Kalinina
Possible causes of dramatic increase in IS elements in the genus Shigella Download paper
Abstract: Одной из характерных особенностей, отличающих род Shigella от Escherichia coli, является большое число IS элементов. Возможное объяснение этого факта заключается в том, что таким образом шигеллы получили возможность быстро приспособиться к патогенному образу жизни. Несмотря на независимое происхождение разных видов шигелл от E. coli через получение вирулентной плазмиды pINV, преобладающие семейства IS элементов у них одни и те же. В данной работе проверяется гипотеза о том, что рост числа IS элементов связан с уменьшением силы отбора. Также рассматривается альтернативная гипотеза, что рост числа IS элементов связан с нарушением регуляции их активности. В частности, исследуется возможность занесенения IS элементов с нарушенной регуляцией на вирулентной плазмиде.

Suvorikova Alexandra, Anastasia Kalinina, Vladimir Spokoiny
Detection of recombination events in bacterial genomes Download paper
Abstract: Homologous recombination is an important factor of the evolution of bacteria. Uptake of DNA segments from donor cells provides a wide distribution of benefficial mutations among strains. Also, natural constrains on re- combination between distant sequences shape the population structure of bacterial species. With the increasing number of completely sequenced genomes, it is possible to study intraspeciffic homologous recombination and its properties. In this paper we introduce a new method for the detection of recombination events. To demonstrate consistency of the proposed approach we applyed it to two data sets: multiple simulated data and 15 strains from E. coli phylogroup A.

Mikhail Kapitonov
Vera Talis, Mikhail Kapitonov, Elena Maximova
Stair ascent/descent in adolescents with autism spectrum disorder Download paper
Abstract: The aim of the study was to determine the age-related abnormalities of stair climbing in autism. Kinematical data were collected for 9 autistic individuals (4 of 6-8 years of age (children) and 5 of 11-12 years of age (adolescents)) and 9 control subjects (3 children and 6 adolescents). Subjects ascended and descended the one step laboratory stair always starting by right leg. Movement time of stairs ascent in autistic adolescents was longer then in control and they executed this motion with knee and hip less flexed then control adolescents. Autistic children ascended and descended stair faster then autistic adolescent. During stair descent autistic adolescents flexed hip less then control as well. Autistic children have larger amplitude of ankle joint plantar flexion then autistic adolescents during stair descent. Maximum knee flexion during stair ascent/descent was delayed in autistic adolescent in comparison to the control. Significant difference of movement coordination between children and adolescents with autism spectrum disorder indicates the importance of yearly rehabilitation program.

Igor Kargin
Igor Kargin, Alexander Safonov, Dimitry Platov
Distribution of maximum allowed packet loss ratio between links of groupcast route in wireless networks. Download paper
Abstract: В данной работе в рамках проблемы многоадресной маршрутизации в беспроводной сети рассматривается задача распределения максимально допустимой доли потерянных пакетов между звеньями маршрута от узла-источника до узлов-получателей при использовании методов надежной многоадресной передачи, стандартизованных для сетей Wi-Fi в 2012 г. Для некоторых частных случаев получены точные решения в явном виде. Для общего случая предложены приближенные алгоритмы, использующие ``жадную'' стратегию, и проведена оценка их эффективности.

Anna Kasparson
Anna Kasparson, Leonard Polischuk
Birth rate analysis for a Bosmina longirostris population Download paper
Abstract: Численность популяций, входящих в состав сообществ, определяется воздействиями как со стороны ресурса, так и со стороны хищника (или растительноядного животного). Относительная сила этих воздействий может меняться в зависимости от пространственно-временного масштаба исследования, видового состава сообщества, являясь важной характеристикой природных систем. В данном исследовании динамики природной популяции пресноводного вида зоопланктона Bosmina longirostris мы использовали метод, согласно которому относительная сила воздействий со стороны хищника и ресурса оценивается через отношение вкладов R доли взрослых особей и плодовитости в изменение рождаемости. На основании ранее опубликованных экспериментальных данных мы считали, что в тех случаях, когда R < 1, определяющим для динамики популяции является лимитирование со стороны ресурса (фитопланктона), тогда как при значении R > 1 — контроль со стороны хищника (планктоноядных видов рыб). В течение почти всего периода исследования (41 день) плотность популяции B.longirostris росла согласно экспоненциальной зависимости; к концу периода было отмечено снижение скорости роста численности. За этот период было взято 13 проб зоопланктона, для которых были рассчитаны демографические характеристики популяции босмины (плодовитость, доля взрослых особей, скорость развития яиц), использованные затем в анализе динамики рождаемости. Для 9 из 12 интервалов между пробами значение отношения вкладов R было меньше единицы. Более того, при последовательном объединении интервалов, начиная с конца периода наблюдений, характерная величина R (рассчитанная как отношение медианных значений вкладов на соответствующих интервалах) почти монотонно убывает от начала к концу периода. Полученные результаты свидетельствуют о том, что динамика популяции B.longirostris определялась преимущественно воздействием со стороны ресурса, при этом пищевое лимитирование нарастало от начала к концу исследования.

Marat Kazanov
Sofya Garushyants, Marat Kazanov, Mikhail Gelfand
Horizontal gene transfer and genome evolution of Methanosarcina Download paper
Abstract: Genomes of Methanosarcina spp. are the largest among archaea. One suggested reason for that is massive horizontal gene transfer (HGT) from bacteria. Genes of bacterial origin may be involved in the central metabolism and solute transport, in particular sugar synthesis, sulfur metabolism, phosphate metabolism, DNA repair, transport of small molecules etc. Horizontally transferred (HT) genes are considered to play the key role in the ability of Methanosarcina spp. to inhabit different environments. By the moment, genomes of three Methanosarcina spp. have been sequenced, and while these genomes vary in length and number of protein-coding genes, they all have been shown to accumulate HT genes. However, previous estimates were made when fewer archaeal genomes were known. Moreover, several Methanosarcinaceae genomes from other genera were recently sequenced. Here, we revise the census of genes of bacterial origin in Methanosarcinaceae. About 5% of Methanosarcina genes were shown to be horizontally transferred from various bacterial groups, this fraction being considerably lower than suggested earlier. Simulation of the composition of the NCBI protein non-redundant database for different years demonstrates that the estimates of the HGT rate have decreased drastically since 2002, the year of publication of the first Methanosarcina genome. The phylogenetic distribution of HT gene donors is non-uniform. Most HT genes were transferred from Firmicutes and Proteobacteria, while no HGT events from Actinobacteria to the common ancestor of Methanosarcinaceae were found. Functionally, transporters are transferred more frequently than enzymes. Horizontal transfer of transcription factors is not common, while 48% of horizontally transferred genes have demonstrated differential expression in a variety of conditions. HGT of complete operons is relatively infrequent and half of HT genes do not belong to operons.

Anna Kaznadzey
Anna Kaznadzey, Pavel Shelyakin
Stable combinations of bacterial carbohydrate metabolism genes Download paper
Abstract: В работе были исследованы гены углеводного метаболизма у бактерий. Для них была построена система классификации, основанная на их функциональных, структурных и ортологических характеристиках. На основе расположения генов на бактериальных хромосомах была изучена их совместная встречаемость, в результате чего были построены матрицы попарной встречаемости ортолого-структурных семейств генов, принадлежащих разным крупным функциональным классам. Были определены наиболее устойчивые сочетания генов в локусах, относящихся к углеводному метаболизму, определены группы бактерий, имеющих сходства в организации таких локусов, сделаны предположения о наиболее эволюционно "сработавшихся" парах семейств, а также построены филогенетические деревья, позволяющие оценить распределение различных локусов среди бактерий и выявить случаи горизонтальных переносов локусов и их частей.

Philipp Khaitovich
Pavel Mazin, Philipp Khaitovich
Age-related alternative splicing changes in primate brain Download paper
Abstract: Альтернативный сплайсинг — процесс, позволяющий одному гену производить несколько мРНК и, следовательно, белков — широко распространён в высших эукариотах и показан для 96% генов человека. Известно, что альтернативный сплайсинг играет роль в межвидовых отличиях, клеточной дифференциации и развитии патологий. В данной работе мы секвенировали полиА-РНК из 174 образцов коры головного мозга из более чем 100 особей трех видов (человека, шимпанзе и макаки) различных возрастов (от новорожденных до стариков). Полученные нами данные позволили нам впервые провести полногеномный анализ возрастных изменений альтернативного сплайсинга в нескольких видах. Мы показали, что 23% генов меняют сплайсинг с возрастом. В то время как регуляция белок-кодирующих экзонов консервативна между человеком и макакой, частота удержания интронов меняется с возрастом человек-специфично.

Ekaterina Khrameeva, Philipp Khaitovich
Increased similarity between Neanderthal and European genomes associated with changes in lipid catabolism Download paper
Abstract: Несмотря на то, что неандертальцы вымерли, фрагменты их генома присутствуют в геномах современных людей. В данной работе мы показали, что последовательности, похожие на неандертальские, распределены неравномерно в современных геномах. В частности, содержание последовательностей, похожих на неандертальские, значительно повышено в генах, участвующих в катаболизме липидов. Мы предсказали изменения в липидном катабозиме, вызванные повышенным содержанием таких последовательностей, измерив уровень гидрофобных метаболитов в коре мозга людей, произошедших из Африки, Европы и Азии, а также шимпанзе. Мы подтвердили данные предсказания, связав изменения в метаболизме с дивергенцией в экспрессии генов, измеренной с помощью секвенирования мРНК.

Sergey Khoroshenkih
Aleksandr Miller, Boris Miller, Karen Stepanyan, Kirill Andreev, Sergey Khoroshenkih
Optimal filter selection for UAV trajectory control problem Download paper
Abstract: В работе рассматривается задача определения координат неподвижных источников излучения по косвенным угловым наблюдениям. Она является ключевой в задаче множественной фильтрации и построении оптимальной траектории БЛА.

Matthew Khoroshkin
Matthew Khoroshkin, Dmitry Ravcheev, Dmitry Rodionov
Reconstruction of regulons for LacI family transcription factors via comparative genomics analysis Download paper
Abstract: Целью данной работы было изучение регуляции экспрессии генов регуляторами LacI семейства в бактериях класса Alphaproteobacteria. Для этого в геномах 50 бактерий класса Alphaproteobacteria проводили полногеномную метаболическую реконструкцию регулонов и определение сайтов связывания транскрипционных факторов из белкового семейства LacI. Также была проведена работа по созданию функциональных аннотаций для новых генов и уточнению аннотаций — для малоизученных. В ходе работы было изучено 22 регулона, для 15 из них — предсказана функция контролируемого метаболического пути.

Evgeny Khorov
Evgeny Khorov, Ivanov Alexander
Analytical Model of MCCA-based Single-hop Transmission of a Non-ordinary Stream in the Presence of Noise Download paper
Abstract: Для передачи по mesh-сети трафика, предъявляющего высокие требования к качеству обслуживания, целесообразно использовать описанный в стандарте IEEE 802.11s механизм MCCA детерминированного доступа к среде. При использовании этого механизма станции резервируют для своих передач определенные периодически повторяющиеся моменты времени, тем самым обеспечивая бесконкурентный доступ к каналу связи. Однако, чтобы обеспечить успешную доставку данных в условиях помех, необходимо устанавливать дополнительные резервирования под повторные попытки передачи. В данной работе рассмотрен неординарный поток данных и построена аналитическая модель процесса одношаговой передачи этого потока с помощью механизма MCCA в условиях помех. Модель позволяет определить наибольший период резервирований, при котором выполненены требования на задержку и долю потерянных пакетов. Полученный результат представляет собой основу для разработки модели многошаговой передачи.

Andrey Guschin, Anton Kiryanov, Andrey Lyakhov, Evgeny Khorov
Fast Frame Aligning Algorithm for MPEG-4 Streams Quality Assessment in Wireless Networks. Download paper
Abstract: Анализируя возможности сетевых протоколов по передаче видеопотоков в режиме реального времени, многие исследователи столкнулись с проблемой оценки качества видеоизображения, для чего широко используются метрики MSE и PSNR. Однако, эти метрики не учитывают случающиеся время от времени потери пакетов при передаче видепотока через беспроводную сеть и не могут быть применены в случае, когда в полученном видеофрагменте часть кадров потеряна целиком. Чтобы адаптировать метрики качества видеоизображения к такому сценарию, разработаны различные методы выравнивания кадров в двух видеофрагментах. Оценка схожести каждого кадра в полученном видеофрагменте с рядом кадров из оригинального фрагмента для определения соответствия между ними требует значительного времени, что ограничивает применимость этих методов. В данной работе предлагается новый метод выравнивания кадров, позволяющий существенным образом ускорить процедуру оценки качества видеоизображения, полученного при передаче через беспроводную сеть.

Dmitry Bankov, Andrey Guschin, Evgeny Khorov
MSE Calculation for Video Streaming in Lossy Networks Download paper
Abstract: В статье решается задача вычисления метрики MSE видеопотока, повреждённого в процессе передачи по сети. Представлен алгоритм сопоставления кадров между оригинальным и повреждённым видеопотоком, учитывающий возможные потери при передаче видеофайлов по сети.

Artem Krasilov, Alexander Krotov, Evgeny Khorov
Deterministic Channel Access in Wi-Fi Mesh Networks: Open Issues and Possible Solutions Download paper
Abstract: В работе рассмотрены вопросы, возникающие в процессе реализации механизма детерминированного доступа MCCA, описанного в стандарте IEEE 802.11 2012 года. Особое внимание уделено задачам управления интервалами резервирования, выбора скорости передачи, а также взаимодействию механизмов случайного и детерминированного доступа. Предлагаются и анализируются различные способы решения выявленных задач.

Anton Kiryanov, Vyacheslav Loginov, Evgeny Khorov
Modified P-persistent Queue Management to Overcome Channel Failures in Wi-Fi Networks for Real-time Multimedia Streaming Download paper
Abstract: В работе рассматривается передача видеопотоков реального времени по сети Wi-Fi в присутствии кратковременных отказов канала. Отказы канала могут очень сильно ухудшать качество принимаемого видеопотока на всех получателях, даже если отказ канала случился только для одного из получателей. Для того чтобы минимизировать потерю качества принятого видеопотока, в данной работе предлагается обобщить p-настойчивую политику обслуживания очереди на случай видеопотоков, значительно различающихся по своим свойствам.

Ekaterina Khrameeva
Ekaterina Khrameeva, Philipp Khaitovich
Increased similarity between Neanderthal and European genomes associated with changes in lipid catabolism Download paper
Abstract: Несмотря на то, что неандертальцы вымерли, фрагменты их генома присутствуют в геномах современных людей. В данной работе мы показали, что последовательности, похожие на неандертальские, распределены неравномерно в современных геномах. В частности, содержание последовательностей, похожих на неандертальские, значительно повышено в генах, участвующих в катаболизме липидов. Мы предсказали изменения в липидном катабозиме, вызванные повышенным содержанием таких последовательностей, измерив уровень гидрофобных метаболитов в коре мозга людей, произошедших из Африки, Европы и Азии, а также шимпанзе. Мы подтвердили данные предсказания, связав изменения в метаболизме с дивергенцией в экспрессии генов, измеренной с помощью секвенирования мРНК.

Takahiro Kikawada
Elena Shagimardanova, Margarita Sharipova, Takahiro Kikawada, Oleg Gusev
Evolution of cryptobiosis in Polypedilum vanderplanki: role of horizontal gene transfer from bacteria Download paper
Abstract: Некоторые живые эукариоты, например африкансткая хирономида Polypedilum vanderplanki способны выживать в условиях полной потери воды, впадая в состояние гипометаболизма — криптобиоз. Секвенирование генома спящей хирономиды позволило определить основные молекулярные механизмы криптобиоза. Из более чем 17 тысяч идентифицированных генов были обнаружены кодирующие нуклеотидные последовательности нетипичные для насекомых. В данной работе проведена оценка вероятности горизонтального переноса генов в геном P. vanderplanki от микроорганизмов. Идентифицировано несколько функционально-активных генов имеющих высокую степень сходства с бактериальными гомологами и формирующих монофилетичную ветвь при построении филогенетического древа. Среди этих генов выделяется группа лектинов, и фермент кинурениназа, в отношении которых получены строгие доказательства их возникновения путем горизонтального переноса.

Anton Kiryanov
Andrey Guschin, Anton Kiryanov, Andrey Lyakhov, Evgeny Khorov
Fast Frame Aligning Algorithm for MPEG-4 Streams Quality Assessment in Wireless Networks. Download paper
Abstract: Анализируя возможности сетевых протоколов по передаче видеопотоков в режиме реального времени, многие исследователи столкнулись с проблемой оценки качества видеоизображения, для чего широко используются метрики MSE и PSNR. Однако, эти метрики не учитывают случающиеся время от времени потери пакетов при передаче видепотока через беспроводную сеть и не могут быть применены в случае, когда в полученном видеофрагменте часть кадров потеряна целиком. Чтобы адаптировать метрики качества видеоизображения к такому сценарию, разработаны различные методы выравнивания кадров в двух видеофрагментах. Оценка схожести каждого кадра в полученном видеофрагменте с рядом кадров из оригинального фрагмента для определения соответствия между ними требует значительного времени, что ограничивает применимость этих методов. В данной работе предлагается новый метод выравнивания кадров, позволяющий существенным образом ускорить процедуру оценки качества видеоизображения, полученного при передаче через беспроводную сеть.

Anton Kiryanov, Vyacheslav Loginov, Evgeny Khorov
Modified P-persistent Queue Management to Overcome Channel Failures in Wi-Fi Networks for Real-time Multimedia Streaming Download paper
Abstract: В работе рассматривается передача видеопотоков реального времени по сети Wi-Fi в присутствии кратковременных отказов канала. Отказы канала могут очень сильно ухудшать качество принимаемого видеопотока на всех получателях, даже если отказ канала случился только для одного из получателей. Для того чтобы минимизировать потерю качества принятого видеопотока, в данной работе предлагается обобщить p-настойчивую политику обслуживания очереди на случай видеопотоков, значительно различающихся по своим свойствам.

Galina Klink
Galina Klink, Georgii Bazykin
Analysis of prevalence of epistasis on the basis of huge phylogenies Download paper
Abstract: Epistatic interactions between amino acid sites shape the local fitness landscapes, affecting the site-specific probabilities of fixations of different amino acids. Comparisons of prevalences of amino acids at individual sites with site-specific dn/ds values suggest that the vast majority of amino acid fixations that occur at a given instant would be deleterious at another instant (Breen et al. 2012). However, this analysis can be confounded by the differences in fitness between different fixed variants (McCandlish et al. 2013). Indeed, a slightly deleterious allele can remain fixed for a while, inflating the number of amino acids observed at a site, but not increasing the dn/ds value significantly. This effect can be particularly pronounced in huge datasets, in which even rare slightly deleterious mutations are likely to be observed. The data on instantaneous selection coefficients associated with allele replacements is implicit in phylogenies. Here, we reconstruct the phylogeny of 8,000 cytochrome B proteins from 8,000 metazoan species, and use this data to obtain high-resolution site-specific distributions of survival times of all the amino acids observed at a site. An average amino acid site is occupied by ~10 amino acids at different species, consistent with the previous estimates (Breen et al. 2012). However, the sums of branch lengths occupied by individual amino acids differed greatly, with most of the amino acids occurring only at small near-terminal clades. In other words, the molecular clock is strongly overdispersed, consistent with selection disfavoring rare amino acids; and much of the incongruence between site-specific amino acid prevalences and dn/ds values can be explained without invoking epistasis. Still, the data cannot be fully explained under the assumption of invariant fitness landscape, and thus some changes between relative site-specific fitnessed of different amino acids, probably associated with epistasis, occur.

E.U. Klochkov
Alexander Gasnikov, E.U. Klochkov, Evgenia Gasnikova, D.U. Dmitriev
Об эффективности использования алгоритма MCMC для поиска вектора PageRank в случае не разреженной матрицы Download paper
Abstract: В работе рассматривается рандомизированный способ, базирующийся на идее Markov chain Monte Carlo, поиска вектора PageRank, т.е. решения системы p^{T}=p^{T}*P, со стохастической матрицей P размера n \times n (решение ищется в классе распределения вероятностей), где n ~ 10^{7} -10^{9}, т.о. исключается возможность "честного" умножения матрицы на столбец, если рассматривать не разреженные объекты. Этот подход эффективен в случае "быстрого" выхода итерационного процесса на стационар, и учитывает также другую специфику матрицы — равенство отличных от нуля вне диагональных элементов матрицы по строчкам (это используется при организации случайного блуждания по графу с матрицей P).

Sergey Knyazev
Gaik Tamazyan, Sergey Knyazev, Eugene Stepanov, Yuri Porozov
A model of protein conformational motion based on optimal mass transference Download paper
Abstract: Предлагается новый способ моделирования конформационных движений белковых молекул, основанный на принципе переноса массы и приближенном (coarse-grained) представлении белка. В отличие от методов молекулярной динамики, рассмотренный метод предназначен для моделирования движений, которые происходят на сравнительно протяженных (порядка миллисекунд) временных интервалах. Предложена математическая модель движения белка, поставлена задача получения конформационного движения и дан алгоритм ее решения. Приводятся результаты численных экспериментов, показывающие адекватность предложенной модели.

Marina Kochevalina
Marina Kochevalina, Elena Rodionova, E.V. Kotenkova, O.V. Morozova
Собаки и домовые мыши как детекторы летучих маркеров онкологических заболеваний Download paper
Abstract: Поиск биомаркеров онкологических заболеваний, позволяющих выявлять их на ранних стадиях развития может быть ускорен использованием животных-макросматиков для поиска летучих органических соединений (ЛОС), характерных для этих заболеваний, в различных выделениях больных.

Sergey Komech
Sergey Komech
Boundary distortion in dynamical systems and in image analysis Download paper
Abstract: Мы изучаем связь энтропии с мерой искажения границы в теории динамических систем. Основываясь на полученных результатах, мы строим дескриптор формы изображения, устанавливаем соответствие между изображением и функцией. В работе обзорно приведены полученные результаты и обозначены актуальные направления исследований.

Alexey Kondrashov
Maria Baranova, Georgii Bazykin, Alexey Kondrashov
Population genomics of a highly polymorphic fungus Schizophyllum commune Download paper
Abstract: The current record-holder for the highest genetic diversity level among eukaryotes is a marine ascidian Ciona savignyi, with the autosomal nucleotide diversity at 8%. Here, we show that the world's most widely distributed mushroom Schizophyllum commune is more polymorphic. We report results of comparative analysis of 32 haploid genotypes (13 from the USA and 19 from European Russia) of a split-gill fungus Schizophyllum commune. American population of S. commune possesses pi = 0.13, almost two times higher than the previous record of 0.068 (Pacific ascidian C. s.), and Russian population pi = 0.09. Despite such exceptionally high pi, which indicates high effective population size and, thus, efficient selection, populations of S. c. possess a lot of bad alleles. The genetic distance between the two populations is 0.25, and is mostly due to different allele frequencies of shared ancestral polymorphisms. A number of selective sweeps occurred after divergence of these populations which are partially reproductively isolated from each other. Together with its small genome size, easy cultivation and reproduction in the laboratory, possibility to obtain haploid genotypes, exceptionally high variation of S. commune makes it a promising model organism for population, quantitative, and evolutionary genetics.

Alexey Neverov, Ksenia Lezhnina, Georgii Bazykin, Alexey Kondrashov
Intrasubtype reassortments cause adaptive amino acid substitutions in H3N2 influenza genes Download paper
Abstract: Reassortments between strains and point mutations are two major contributors to diversity of Influenza A virus; however, the interrelation between these two processes is unclear. It has been suggested that reassortments provoke a temporary increase in the rate of amino acid changes as the viral proteins adapt to new genetic environment, but this phenomenon has not been studied systematically. Here, we use a phylogenetic approach to infer the reassortment events between the 8 segments of influenza A H3N2 virus since its emergence in humans in 1968. We then study the amino acid replacements that occurred in genes encoded in each segment subsequent to reassortments. In five out of eight genes (NA, M1, HA, PB1 and NS1), the reassortment events led to a transient increase in the rate of amino acid replacements on the descendant phylogenetic branches.

Nadezhda Terekhanova, Georgii Bazykin, Alexey Kondrashov, Nicolai Mugue
Genome-wide patterns of divergence during adaptation to fresh water in threespine stickleback Gasterosteus aculeatus Download paper
Abstract: The genetic basis of repeated adaptation to freshwater habitat in threespine stickleback Gasterosteus aculeatus remains a challenge. Here, we use next-generation sequencing to explore this process on a genome-wide scale. We compared the gene pools of two marine samples of G. aculeatus from the White Sea with the samples from two old freshwater lakes near sea shores. We observed 5,687 "marker" SNPs at which the marine and the freshwater populations were substantially different, and designated the corresponding alleles as marine and freshwater, respectively. The genome of G. aculeatus contained 20 regions where the density of such SNPs was markedly elevated. Next, we studied the allelic composition of two freshwater populations of G. aculeatus that were artificially started in 1978 from equal numbers of marine and freshwater individuals and two freshwater populations of the modern origin. In most of the clusters of marker SNPs, we observe a shift of frequencies of freshwater alleles from 0.5 to 0.57 and 0.78 in two artificial populations and from ~0.1 to 0.37 and 0.63 in two natural populations.

Vladimir Seplyarskiy, Georgii Bazykin, Alexey Kondrashov, Evgeny Leushkin, Maria Logacheva, Alexey Penin
High-resolution study of recombination in a highly polymorphic fungus Schizophyllum commune Download paper
Abstract: Schizophyllum commune is a species of fungus with extreme level of nucleotide polymorphism. To study the molecular details of recombination in this species, we obtained NGS data for two individuals from two distinct populations (Moscow, Russia and Ann Arbor, MI), and for 17 their F1 offspring. The genome-average synonymous nucleotide difference between parents was 18.8%. We detected 39 reliable crossing-over events. In contrast to humans, crossovers in S. commune tend to occur within genes, and in regions of locally reduced polymorphism levels: the distance between SNPs that mark the crossover between parents (crossover region) is 6 larger higher than the mean distance between SNPs in the adjacent regions. Furthermore, crossover regions have a ~10% higher GC content, compared with the adjacent regions, and correspond to regions of high differences in GC-content between parents.

Konstantin Kondrashov
Konstantin Kondrashov, Victor Zyablov
Error Correction Performance of Unit-Memory LDPC codes Download paper
Abstract: Проводится исследование корректирующих свойств сверточных кодов с (частично) единичной памятью, построенных на основе блоковых кодов с малой плотностью проверок,при декодировании итеративным алгоритмом "распространения доверия".

E.V. Kotenkova
Marina Kochevalina, Elena Rodionova, E.V. Kotenkova, O.V. Morozova
Собаки и домовые мыши как детекторы летучих маркеров онкологических заболеваний Download paper
Abstract: Поиск биомаркеров онкологических заболеваний, позволяющих выявлять их на ранних стадиях развития может быть ускорен использованием животных-макросматиков для поиска летучих органических соединений (ЛОС), характерных для этих заболеваний, в различных выделениях больных.

Artem Krasilov
Artem Krasilov, Alexander Krotov, Evgeny Khorov
Deterministic Channel Access in Wi-Fi Mesh Networks: Open Issues and Possible Solutions Download paper
Abstract: В работе рассмотрены вопросы, возникающие в процессе реализации механизма детерминированного доступа MCCA, описанного в стандарте IEEE 802.11 2012 года. Особое внимание уделено задачам управления интервалами резервирования, выбора скорости передачи, а также взаимодействию механизмов случайного и детерминированного доступа. Предлагаются и анализируются различные способы решения выявленных задач.

Alexey Kreshchuk
Alexey Kreshchuk
MIMO System with Generalized Error Location Codes Download paper
Abstract: Пространственно временные коды в системах многоантенных передачи и приёма позволяют уменьшить вероятность ошибок на приёме, но сами по себе не обеспечивают достаточный уровень надёжности. Поэтому в данной работе мы рассмотрим каскадную сигнально-кодовую конструкцию с внутренним кодом, свободным от перестановок и повторений (PRF кодом), и внешним кодом с обобщённой локализацией ошибок (ОЛО кодом). Для используемого ОЛО кода мы предложим новый алгоритм декодирования. Для проверки теоретических результатов было проведено компьютерное моделирование.

Alexander Krotov
Artem Krasilov, Alexander Krotov, Evgeny Khorov
Deterministic Channel Access in Wi-Fi Mesh Networks: Open Issues and Possible Solutions Download paper
Abstract: В работе рассмотрены вопросы, возникающие в процессе реализации механизма детерминированного доступа MCCA, описанного в стандарте IEEE 802.11 2012 года. Особое внимание уделено задачам управления интервалами резервирования, выбора скорости передачи, а также взаимодействию механизмов случайного и детерминированного доступа. Предлагаются и анализируются различные способы решения выявленных задач.

Ekaterina Krymova
Ekaterina Krymova
Oracle inequalities for the exponential weighting method in the case of regression estimation problem Download paper
Abstract: Для метода экспоненциального взвешивания упорядоченных оценок в случае простой линейной модели с белым шумом было получено оракульное неравенство, позволяющее контролировать риск оценки вне зависимости от мощности рассматриваемого множества упорядоченных оценок \cite{CGK}. Примером упорядоченных оценок является оценки методом сглаживающих сплайнов для задачи оценивания функции регрессии в белом шуме. Переход от этой задачи к задаче оценивания вектора в белом шуме осуществляется при помощи базиса Райнша-Деммлера. При этом оценки сплайнов оказываются упорядоченными по параметру сглаживания. В случае гетероскедастичного шума задача оценивания функции регрессии в базисе Райна-Деммлера эквивалентна (в пределе по числу наблюдений) задаче оценивания вектора, <<зашумленного>>~ стационарным гауссовским процессом. Целью работы является вывод оракульного неравенства для экспоненциального взвешивания упорядоченных оценок в случае задачи оценивания вектора, <<зашумленного>> стационарным гауссовским процессом.

Andrey Kudinov
Andrey Kudinov
D-logic of product of rational numbers Download paper
Abstract: Usually product of two topological spaces is a topological space based on the product of underling sets with so called product topology. In modal logic another notion of product of topological spaces arises as a generalisation of product of Kripke frames. It is a space with two modalities: "vertical" and "horizontal". We study derivational modal logics of such products.

Yerbol Kurmangaliyev
Yerbol Kurmangaliyev
Allele specific splicing in Drosphila melanogaster Download paper
Abstract: В данной работе был проведен анализ массовых транскриптомных данных 115 инбредных линий D.melanogaster с известными генотипами.


up

L

Evgeny Leushkin
Vladimir Seplyarskiy, Georgii Bazykin, Alexey Kondrashov, Evgeny Leushkin, Maria Logacheva, Alexey Penin
High-resolution study of recombination in a highly polymorphic fungus Schizophyllum commune Download paper
Abstract: Schizophyllum commune is a species of fungus with extreme level of nucleotide polymorphism. To study the molecular details of recombination in this species, we obtained NGS data for two individuals from two distinct populations (Moscow, Russia and Ann Arbor, MI), and for 17 their F1 offspring. The genome-average synonymous nucleotide difference between parents was 18.8%. We detected 39 reliable crossing-over events. In contrast to humans, crossovers in S. commune tend to occur within genes, and in regions of locally reduced polymorphism levels: the distance between SNPs that mark the crossover between parents (crossover region) is 6 larger higher than the mean distance between SNPs in the adjacent regions. Furthermore, crossover regions have a ~10% higher GC content, compared with the adjacent regions, and correspond to regions of high differences in GC-content between parents.

Ekaterina Levichkina
Anna Dourneva, Ekaterina Levichkina, Ivan Pigarev
Cat primary visual cortical neurons estimate distance in central vision area Download paper
Abstract:

Semen Leyn
Semen Leyn, Dmitry Rodionov
Novel mechanisms of transcription regulation of vitamin metabolism and autotrophic carbon dioxide fixation in Archaea. Download paper
Abstract: Analysis of Crenarchaeota transcription factors allowed us to reconstruct two regulons of autotrophic carbon dioxide fixation in Sulfolobales and Thermoproteales orders. Besides of genes encoded enzymes of carbon dioxide fixation cycles, both regulons include large fraction of central carbon metabolism genes. Secondly we started reconsruction of regulons controlled by DtxR family transcription factors in 11 archaeal groups.

Ksenia Lezhnina
Alexey Neverov, Ksenia Lezhnina, Georgii Bazykin, Alexey Kondrashov
Intrasubtype reassortments cause adaptive amino acid substitutions in H3N2 influenza genes Download paper
Abstract: Reassortments between strains and point mutations are two major contributors to diversity of Influenza A virus; however, the interrelation between these two processes is unclear. It has been suggested that reassortments provoke a temporary increase in the rate of amino acid changes as the viral proteins adapt to new genetic environment, but this phenomenon has not been studied systematically. Here, we use a phylogenetic approach to infer the reassortment events between the 8 segments of influenza A H3N2 virus since its emergence in humans in 1968. We then study the amino acid replacements that occurred in genes encoded in each segment subsequent to reassortments. In five out of eight genes (NA, M1, HA, PB1 and NS1), the reassortment events led to a transient increase in the rate of amino acid replacements on the descendant phylogenetic branches.

Maria Logacheva
Vladimir Seplyarskiy, Georgii Bazykin, Alexey Kondrashov, Evgeny Leushkin, Maria Logacheva, Alexey Penin
High-resolution study of recombination in a highly polymorphic fungus Schizophyllum commune Download paper
Abstract: Schizophyllum commune is a species of fungus with extreme level of nucleotide polymorphism. To study the molecular details of recombination in this species, we obtained NGS data for two individuals from two distinct populations (Moscow, Russia and Ann Arbor, MI), and for 17 their F1 offspring. The genome-average synonymous nucleotide difference between parents was 18.8%. We detected 39 reliable crossing-over events. In contrast to humans, crossovers in S. commune tend to occur within genes, and in regions of locally reduced polymorphism levels: the distance between SNPs that mark the crossover between parents (crossover region) is 6 larger higher than the mean distance between SNPs in the adjacent regions. Furthermore, crossover regions have a ~10% higher GC content, compared with the adjacent regions, and correspond to regions of high differences in GC-content between parents.

Dmitry Vinogradov, Maria Logacheva
Fagopyrum tataricum under stress: differential gene expression Download paper
Abstract: Here we provide the results of differential expression analysis for five different types of stress conditions in Fagopyrum tataricum. These types include cold shock, heat shock, reduced illumination, excessive illumination, wounding. Our analysis was performed using two popular approaches simultaneously: comparing raw read counts and comparing normalized read counts (FPKMs). Resulting gene sets are enriched with biologically relevant GO categories.

Vyacheslav Loginov
Anton Kiryanov, Vyacheslav Loginov, Evgeny Khorov
Modified P-persistent Queue Management to Overcome Channel Failures in Wi-Fi Networks for Real-time Multimedia Streaming Download paper
Abstract: В работе рассматривается передача видеопотоков реального времени по сети Wi-Fi в присутствии кратковременных отказов канала. Отказы канала могут очень сильно ухудшать качество принимаемого видеопотока на всех получателях, даже если отказ канала случился только для одного из получателей. Для того чтобы минимизировать потерю качества принятого видеопотока, в данной работе предлагается обобщить p-настойчивую политику обслуживания очереди на случай видеопотоков, значительно различающихся по своим свойствам.

Elena Lopatina
Elena Lopatina, Olga Bochkareva
Genome evolution in Burkholderia spp. Download paper
Abstract: Предметом исследования в этой работе являются штаммы бактерий рода Burkholderia. Они интересны тем, что содержат несколько хромосом. Были получены ортологические ряды и проведен анализ пан-геномов бактерий. Также была восстановлена история рекомбинационных событий. Было построено филогенетическое дерево и реконструированы распределения универсальных ортологических рядов по хромосомам в каждом узле. Также была получена матрица, отражающая величины потоков ортологических рядов между хромосомами.

Irina Lukashevich
Sofia Popova, O.V. Rudneva, Irina Lukashevich, U.S. Aleshina
Структурный подход при исследовании эмоционально – поведенческих нарушений у детей с алалией Download paper
Abstract: Речевая деятельность формируется и находится в тесной связи со всеми высшими психическими функциями, протекающими в сенсорной, интеллектуальной, аффективно-волевой сферах. Эти связи проявляются не только при нормальном развитии, но и при расстройствах формирования речи. В работе показано, что нарушения психо-эмоционального статуса детей с алалией связаны с биологическими факторами риска, органическим поражением лобно-фронтальных, медиобазальных, диэнцефальных и стволовых отделов мозга, а также наличием у детей речевого синдрома алалия. Группа детей с алалией оказалась неоднородной по эмоционально-поведенческому статусу. Выраженность изменений этого статуса напрямую зависит от тяжести родового анамнеза и органических поражений структур мозга, связанных с формированием психической активности, выраженностью нарушения речи.

Andrey Lyakhov
Dimitry Platov, Alexander Safonov, Andrey Lyakhov
Wireless multicast routing for multimedia traffic with multiple transmission methods on MAC layer Download paper
Abstract: В данной работе изучается проблема многоадресной маршрутизации с ограничением на долю потерянных пакетов задержку в сетях с множеством методов передачи на канальном уровне. Проводится анализ классического алгоритма многоадресной маршрутизации в контексте выполнения ограничений на задержку для конечных получателей, а также предлагаются модификации к алгоритму, значительно увеличивающие его эффективность.

Andrey Guschin, Anton Kiryanov, Andrey Lyakhov, Evgeny Khorov
Fast Frame Aligning Algorithm for MPEG-4 Streams Quality Assessment in Wireless Networks. Download paper
Abstract: Анализируя возможности сетевых протоколов по передаче видеопотоков в режиме реального времени, многие исследователи столкнулись с проблемой оценки качества видеоизображения, для чего широко используются метрики MSE и PSNR. Однако, эти метрики не учитывают случающиеся время от времени потери пакетов при передаче видепотока через беспроводную сеть и не могут быть применены в случае, когда в полученном видеофрагменте часть кадров потеряна целиком. Чтобы адаптировать метрики качества видеоизображения к такому сценарию, разработаны различные методы выравнивания кадров в двух видеофрагментах. Оценка схожести каждого кадра в полученном видеофрагменте с рядом кадров из оригинального фрагмента для определения соответствия между ними требует значительного времени, что ограничивает применимость этих методов. В данной работе предлагается новый метод выравнивания кадров, позволяющий существенным образом ускорить процедуру оценки качества видеоизображения, полученного при передаче через беспроводную сеть.

Vassily Lyubetsky
Oleg Zverkov, Alexandr Seliverstov, Vassily Lyubetsky
Elaboration of the Homologous Plastid-Encoded Protein Families that Separate Paralogs in Magnoliophytes Download paper
Abstract: Разделение белков по семействам, разделяющим паралоги, позволяет уточнять аннотации белков и выполнять поиск семейства по его филогенетическому профилю, который определяется разбиением множества видов на три части. Части задают присутствие/отсутствие белка, а также случай неопределённости в этом отношении. Другое применение — поиск белков, уникальных для узкой таксономической группы («подписей»). Нами разработан алгоритм, формирующий такие семейства. Он применён к разным множествам белков. В том числе, к белкам, кодируемым в пластомах 186-ти видов цветковых растений. Полученная в этом случае база данных с возможностью поиска семейства по его филогенетическому профилю доступна по адресу http://lab6.iitp.ru/ppc/magnoliophyta/. Также алгоритм применён для разделения (кластеризации) белков, кодируемых в митохондриях 66-ти видов таксономической группы зелёных растений (Viridiplantae); соответствующая база данных: http://lab6.iitp.ru/mpc/viridiplantae/. На этой основе получены биологические результаты. Например, в митохондриях винограда (Vitis vinifera) найдены уникальные для них белки, которые в то же время типичны для пластид, что позволяет предсказать горизонтальный перенос из пластид в митохондрии.

Nikolay Lyubimov
Jelena Chuklina, Nikolay Lyubimov
TSSF — Transcription Start Finder In Differential RNA Sequencing Data Download paper
Abstract: Transcriptional organization of bacteria and its regulation is an important issue for modern microbilogy. High-throughput dRNA-sequencing techniques developed recently tremendously aid elucidating this complex issues. We have developed a pipeline which allows detection and annotation of transcription start sites (TSS), determination of promoter motifs preceding the TSSes.Software developed was tested on dRNA-seq data of Bradyrhizobium japonicum and Rhodobacter Sphaeroides belonging to the alpha-proteobacteria class.

Pavel Shelyakin, Nikolay Lyubimov
Classification of Clostridium difficile sigma-factor binding sites Download paper
Abstract: Целью работы является классификация мотивов сайтов связывания сигма факторов РНК полимеразы у Clostridium difficile 630 на основании экспериментальных данных о положении точек старта транскрипции и данных об изменении уровня экспрессии генов в бактериях, с поврежденным геном конкретного сигма фактора.


up

M

Dmitry Malko
Ekaterina Ermakova, Dmitry Malko
Evolution of structure and sequence of alternatively spliced Drosophila genes Download paper
Abstract: На материале 12 полных геномов плодовых мушек рода Drosophila изучены паттерны потерь и приобретений альтернативных и постоянных кодирующих сегментов белок-кодирующих генов, а также паттерны нуклеотидных замен в различных типах альтернативных сегментов.

Marina Borisova, Dmitry Malko
Mechanisms of Streptomyces sp. adaptation to sea environment Download paper
Abstract: Виды рода Streptomyces — это грамположительные нитчатые бактерии, которые производят множество вторичных метаболитов, в том числе антибиотиков. Эти бактерии продуцируют более двух третей всех клинически важных антибиотиков и потому вызывают высокий фармакологический и индустриальный интерес. Филогенетический анализ двух штаммов из рода Streptomyces, выделенных из разных губок, показал их близость (99,9% идентичности генов 16S рРНК). Секвенирование, аннотация и анализ геномов этих штаммов показали, что у них был общий почвенный предок с Streptomyces albus J1074. Несмотря на высокое сходство генов «домашнего хозяйства» в изучаемых штаммах и S. albus, некоторые гены биосинтеза вторичного метаболизма могут сохраняться в одном и отсутствовать в другом штамме, подтверждая гипотезу о различных путях эволюции этих Streptomyces. Наши исследования проясняют эволюцию изучаемых стрептомицет, в том числе при переходе от почвенного образа жизни к морскому.

Pavel Maximov
Pavel Maximov
Orientation-dependent colour image burn-in: mechanisms and functions Download paper
Abstract: Эффект ориентационно-обусловленного цветового последействия, известный также, как эффект Мак-Коллаф (McCollough) состоит в том, что после адаптации в течение нескольких минут к предъявляемым попеременно цветным решеткам на черном фоне (например, состоящим из красных полос, ориентированных вертикально, и зеленых полос, ориентированных горизонтально) испытуемый видит соответствующие белые решетки на черном фоне окрашенными в дополнительные цвета. В докладе будут рассмотрены возможные причины выработки эффекта в зрительной системе и предполагаемые функции тех механизмов, в качестве побочного продукта которых может вырабатываться рассматриваемый эффект.

Elena Maximova
Vera Talis, Mikhail Kapitonov, Elena Maximova
Stair ascent/descent in adolescents with autism spectrum disorder Download paper
Abstract: The aim of the study was to determine the age-related abnormalities of stair climbing in autism. Kinematical data were collected for 9 autistic individuals (4 of 6-8 years of age (children) and 5 of 11-12 years of age (adolescents)) and 9 control subjects (3 children and 6 adolescents). Subjects ascended and descended the one step laboratory stair always starting by right leg. Movement time of stairs ascent in autistic adolescents was longer then in control and they executed this motion with knee and hip less flexed then control adolescents. Autistic children ascended and descended stair faster then autistic adolescent. During stair descent autistic adolescents flexed hip less then control as well. Autistic children have larger amplitude of ankle joint plantar flexion then autistic adolescents during stair descent. Maximum knee flexion during stair ascent/descent was delayed in autistic adolescent in comparison to the control. Significant difference of movement coordination between children and adolescents with autism spectrum disorder indicates the importance of yearly rehabilitation program.

Yury Maximov
Yury Maximov
Maximization of trigonometric polynomial over the sphere and its relation to Boolean quadratic programming Download paper
Abstract: В настоящей работе исследуется качество решения дискретных экстремальных задач методами полуопределенного программирования. Предпринята попытка улучшить известные границы качества приближения дискретного решения с использованием тригонометрической формы записи дискретных экстремальных задач, предложенного Ю.Е. Нестеровым. Основной акцент сделан на исследовании задачи квадратичного программирования.

Pavel Mazin
Pavel Mazin, Philipp Khaitovich
Age-related alternative splicing changes in primate brain Download paper
Abstract: Альтернативный сплайсинг — процесс, позволяющий одному гену производить несколько мРНК и, следовательно, белков — широко распространён в высших эукариотах и показан для 96% генов человека. Известно, что альтернативный сплайсинг играет роль в межвидовых отличиях, клеточной дифференциации и развитии патологий. В данной работе мы секвенировали полиА-РНК из 174 образцов коры головного мозга из более чем 100 особей трех видов (человека, шимпанзе и макаки) различных возрастов (от новорожденных до стариков). Полученные нами данные позволили нам впервые провести полногеномный анализ возрастных изменений альтернативного сплайсинга в нескольких видах. Мы показали, что 23% генов меняют сплайсинг с возрастом. В то время как регуляция белок-кодирующих экзонов консервативна между человеком и макакой, частота удержания интронов меняется с возрастом человек-специфично.

Sofya Medvedeva
Alexander Panchin, Sofya Medvedeva, Andrey Alexeevski, Sergei Spirin, Yuri Panchin
Context dependent mutagenesis in humans and drosophila: a comparison Download paper
Abstract: Mutation rates are context dependent: adjacent nucleotides may influence the probability of mutations in a genomic position. There is a remarkable difference between the context dependent mutagenesis of humans and drosophila. For example, C>T mutations are overrepresented in the CG context in humans (and other vertebrates), but not in Drosophila melanogaster. Recently several other hypermutable motifs were identified in humans: an increased frequency of T>C mutations in the second position of the words ATTG and ATAG, and an increased frequency of A>C mutations in the first position of the word ACAA. Such differences in the observed regularities of mutagenesis between representatives of different taxa might reflect differences in mutational mechanisms. We performed a systematical comparison of mutation regularities within 2-4bp contexts in humans and drosophila and found that the mentioned above hypermutable contexts in humans are not hypermutable in fruit flies. Hypermutable mutation contexts specific to drosophila were also identified.

Aleksandr Miller
Aleksandr Miller, Boris Miller, Karen Stepanyan, Kirill Andreev, Sergey Khoroshenkih
Optimal filter selection for UAV trajectory control problem Download paper
Abstract: В работе рассматривается задача определения координат неподвижных источников излучения по косвенным угловым наблюдениям. Она является ключевой в задаче множественной фильтрации и построении оптимальной траектории БЛА.

Boris Miller
Konstantin Siemenikhin, Boris Miller, Dmitry Myasnikov
Optimal Stochastic Control of a Queueing System With Constraints Download paper
Abstract: Рассматривается задача оптимального стохастического управления одноканальной системой массового обслуживания по критерию минимума среднего времени полного обслуживания с учетом ограничений на среднее число отраженных заявок и объем использованных ресурсов. Роль контролируемых параметров выполняют вероятность отражения заявки и интенсивность обслуживания. Математическая постановка проблемы основана на понятии управляемого марковского процесса и его мартингальном разложении. Для решения задачи с ограничениями используется принцип множителей Лагранжа. Законность его применения обоснована выпуклостью множества достижимости, т.е. множества векторов, составленных из значений оптимизируемого функционала и функционалов, задающих ограничения. В работе установлено, что при определенных условиях оптимальное управление по расширенному функционалу в задаче без ограничений дает оптимум в задаче с ограничениями, если множители Лагранжа образуют решение двойственной задачи. Приведены результаты численного моделирования динамики системы при использовании оптимального стохастического управления и детерминированного управления, рассчитанного на оптимизацию системы в стационарном режиме.

Aleksandr Miller, Boris Miller, Karen Stepanyan, Kirill Andreev, Sergey Khoroshenkih
Optimal filter selection for UAV trajectory control problem Download paper
Abstract: В работе рассматривается задача определения координат неподвижных источников излучения по косвенным угловым наблюдениям. Она является ключевой в задаче множественной фильтрации и построении оптимальной траектории БЛА.

Andrey Mironov
Elena Stavrovskaya, Alexander Favorov, Andrey Mironov
Fast assessment of the correlation betweendierent coverage-like genomic features and of its statistical signicance Download paper
Abstract: Благодаря современным методам секвенирования сегодня для исследования доступно большое количество данных, ассоциированных с конкретными областями ДНК (например, взаимодействия белок-ДНК и т.п.). Эти данные часто представлены в виде функции от позиции ДНК (профиля покрытия). Корреляция между данными из различных источников в масштабе хромосомы или всего генома свидетельствует о взаимосвязи соответствующих биологических характеристик (например, между уровнем транкрипции и модификацией гистонов). Задача вычисления корреляции была успешно решена для интервальных разметок, то есть разметок с функцией покрытия, принимающей значения 0 либо 1 [1](http://genometricorr.sourceforge.net/), а также для разметок общего вида ([2], [3], [4]). Ключевая идея этих подходов состоит в том, что если профили покрытия одинаково распределены вдоль последовательности хромосомы, соответствующие характеристики взаимосвязаны. Идея нашего метода заключается в том, что пики профилей покрытий функционально связанных характеристик могут располагаться в одной области генома, но не в одной позиции (с некоторым смещением). Для того, чтобы учесть такие взаимосвязи, мы предлагаем быстрый метод, который вычисляет корреляцию с помощью свертки. Ядро свертки отвечает за сопоставление соседних позиций. Данный метод реализован в виде компьютерной программы на языке C++ и позволяется работать как с интервальными разметками, так и с разметками общего вида, а также их комбинациями.

Ekaterina Zhuravleva, Elena Stavrovskaya, Alexander Favorov, Andrey Mironov
Inter-tissue сomparison of various genomic histone modification epimarks Download paper
Abstract: Модификация гистонов является одним из механизмов управления экспрессией генов в клетках различного типа и играет важную роль в клеточной дифференцировке. Наличие одновременно нескольких модификаций позволяет более тонко регулировать работу генов. Поэтому сравнительный анализ модификаций гистонов на уровне тканей является важной задачей эпигенетики. В данной работе исследованы зависимости между разметками модификаций гистонов - H3k4me1, H3k4me2, H3k27ac, H3k36me3, H3k79me2, H3k9ac, H3k4me3, H3k27me3, H4k20me1 в тканях человека. С помощью функций пакета GenometriCorr были посчитаны корреляционные статистики для каждой пары разметок одной и той же модификации из разных тканей. Анализ корреляций показал, что клеточные типы, обладающие сходными морфологией и функциями, наиболее близки друг к другу по профилям модификаций гистонов. В то же время не было выявлено кластеризации тканей по общности происхождения и развитию в онтогенезе из экто-, эндо- или мезодермы. Для эмбриональных стволовых клеток человека показано сходство по профилям различных модификаций с разными типами тканей. Предположительно это объясняется тем, что большая часть модификаций гистонов, наблюдаемых в дифференцированной клетке, приобретаются ею на конечных стадиях дифференцировки.

Ruslan Soldatov, Svetlana Vinogradova, Andrey Mironov
Identification of locally optimal structured motifs in genomes Download paper
Abstract: Молекулы РНК вовлечены в центральные процессы клетки. Многие функциональные РНК являются белок-некодирующими транскриптами (нкРНК) и участвуют в таких клеточных процессах, как сплайсинг, регуляция транскрипции и трансляции, импринтинг и т.д. Как правило, вторичная структура РНК имеет ключевое значение при взаимодействии с белками и другими молекулами РНК. Сложности экспериментальных подходов определения структуры РНК привели к возникновению широкого класса вычислительных методов. Один из подходов предполагает, что функциональные РНК структурированы или, по-другому, имеют термодинамически стабильную структуру. В данной работе предлагается метод по построению поверхности структурированности генома и выделения локально-оптимальных участков. Данный подход применен к анализу бактериальной регуляции. Метод реализован в виде программы на С.

Svetlana Vinogradova, Andrey Mironov
HOTAIR expression and its role in chromatin modification Download paper
Abstract: HOTAIR is a long non-coding RNA that plays important role in chromatin modifications and acts as a scaffold between polycomb complex PRC2 that methylates histone H3 on K27and second complex that demethylates histone H3 on K4. We studied expression of HOTAIR in different human tissues and its correlation with chromatin features across the genome.

Artem Artemov, Mikhail Gelfand, Alexander Favorov, Andrey Mironov
Estimation of the confounding effect of chromosome conformation on ChIP-seq signal Download paper
Abstract: Various chromosome conformation capture methods (including Hi-C, 3C and ChIA-PET) appear to be technically similar to ChIP-seq method as all of them rely on DNA-protein cross-linking. Spatially proximal DNA fragments are believed to be cross-linked through a protein 'bridge' which means that they are both linked to the same protein complex. We hypothesized that spatial organization of the genome could generate artefacts in ChIP-seq, a method to study occupancy of DNA by a protein of interest. In theory, if a DNA fragment A is occupied by a certain protein (e.g., a Transcription Factor) and DNA fragment A is spatially proximal to a DNA fragment B, ChIP-seq can detect false evidence of occupancy of B by the studied protein. To address this issue, we assumed that true sites of protein binding are associated with DNAse hypersensitivity peaks. We constructed and applied a statistical model which compares levels of ChIP-seq signals for various proteins within and outside of DNAse hypersensitivity sites in the spatially interacting regions and estimates ChIP-seq artefacts potentially caused by DNA 3D folding. Our estimations are useful in the discovery of transcription factories as they help exclude the false similarities between protein-occupancy profiles of spatially proximal DNA regions.

Nadezda Bykova, Alexander Favorov, Andrey Mironov
Hidden Markov models for evolution and comparative genomics analysis Download paper
Abstract: The problem of reconstruction of ancestral states given a phylogeny and data from extant species arises in a wide range of biological studies. The continuous-time Markov model for the discrete states evolution is generally used for the reconstruction of ancestral states. We modify this model to account for a case when the states of the extant species are uncertain. This situation appears, for example, if the states for extant species are predicted by some program and thus are known only with some level of reliability; it is common for bioinformatics field. The main idea is formulation of the problem as a hidden Markov model on a tree (tree HMM, tHMM), where the basic continuous-time Markov model is expanded with the introduction of emission probabilities of observed data (e.g. prediction scores) for each underlying discrete state. Our tHMM decoding algorithm allows us to predict states at the ancestral nodes as well as to refine states at the leaves on the basis of quantitative comparative genomics. The test on the simulated data shows that the tHMM approach applied to the continuous variable reflecting the probabilities of the states (i.e. prediction score) appears to be more accurate then the reconstruction from the discrete states assignment defined by the best score threshold. We provide examples of applying our model to the evolutionary analysis of N-terminal signal peptides and transcription factor binding sites in bacteria. The program is freely available at http://bioinf.fbb.msu.ru/∼nadya/tHMM and via web-service at http://bioinf.fbb.msu.ru/treehmmweb.

O.V. Morozova
Marina Kochevalina, Elena Rodionova, E.V. Kotenkova, O.V. Morozova
Собаки и домовые мыши как детекторы летучих маркеров онкологических заболеваний Download paper
Abstract: Поиск биомаркеров онкологических заболеваний, позволяющих выявлять их на ранних стадиях развития может быть ускорен использованием животных-макросматиков для поиска летучих органических соединений (ЛОС), характерных для этих заболеваний, в различных выделениях больных.

Nicolai Mugue
Nadezhda Terekhanova, Georgii Bazykin, Alexey Kondrashov, Nicolai Mugue
Genome-wide patterns of divergence during adaptation to fresh water in threespine stickleback Gasterosteus aculeatus Download paper
Abstract: The genetic basis of repeated adaptation to freshwater habitat in threespine stickleback Gasterosteus aculeatus remains a challenge. Here, we use next-generation sequencing to explore this process on a genome-wide scale. We compared the gene pools of two marine samples of G. aculeatus from the White Sea with the samples from two old freshwater lakes near sea shores. We observed 5,687 "marker" SNPs at which the marine and the freshwater populations were substantially different, and designated the corresponding alleles as marine and freshwater, respectively. The genome of G. aculeatus contained 20 regions where the density of such SNPs was markedly elevated. Next, we studied the allelic composition of two freshwater populations of G. aculeatus that were artificially started in 1978 from equal numbers of marine and freshwater individuals and two freshwater populations of the modern origin. In most of the clusters of marker SNPs, we observe a shift of frequencies of freshwater alleles from 0.5 to 0.57 and 0.78 in two artificial populations and from ~0.1 to 0.37 and 0.63 in two natural populations.

Vera Mukhina
Vera Mukhina
Горизонтальный перенос пластидных генов в ядерный геном у фотосинтезирующих эукариот Download paper
Abstract: Пластида — необходимая для фотосинтеза органелла растений и водорослей, имеющая эндосимбиотическое происхождение. В процессе эволюции эндосимбионт подвергся сильной редукции, и большая часть генов его генома утратилась или перешла в геном хозяина. В настоящей работе проведено исследование генов пластидного происхождения в ядерных геномах фотосинтетиков из разных филогенетических групп.

Dmitry Myasnikov
Konstantin Siemenikhin, Boris Miller, Dmitry Myasnikov
Optimal Stochastic Control of a Queueing System With Constraints Download paper
Abstract: Рассматривается задача оптимального стохастического управления одноканальной системой массового обслуживания по критерию минимума среднего времени полного обслуживания с учетом ограничений на среднее число отраженных заявок и объем использованных ресурсов. Роль контролируемых параметров выполняют вероятность отражения заявки и интенсивность обслуживания. Математическая постановка проблемы основана на понятии управляемого марковского процесса и его мартингальном разложении. Для решения задачи с ограничениями используется принцип множителей Лагранжа. Законность его применения обоснована выпуклостью множества достижимости, т.е. множества векторов, составленных из значений оптимизируемого функционала и функционалов, задающих ограничения. В работе установлено, что при определенных условиях оптимальное управление по расширенному функционалу в задаче без ограничений дает оптимум в задаче с ограничениями, если множители Лагранжа образуют решение двойственной задачи. Приведены результаты численного моделирования динамики системы при использовании оптимального стохастического управления и детерминированного управления, рассчитанного на оптимизацию системы в стационарном режиме.


up

N

Sergey Naumenko
Renat Arifulov, Sergey Naumenko
Data center and computational cluster in the laboratory of evolutionary genomics: 2 years into the flight Download paper
Abstract: В лаборатории эволюционной геномики для обработки данных и проведения расчетов используется кластерная вычислительная система. За полтора года её работы приняты данные от 19 запусков секвенатора Illumina Hiseq 2000 общим объемом около 18T, произведена сборка десятков геномов и транскриптомов, обработано более 50000 вычислительных задач, работает более 50 пользователей. Основные трудности связаны с обработкой потоков данных, объем которых увеличивается в результате доступа новых групп исследователей к возможностям высокопроизводительного секвенирования. Предлагается решение по оптимальному управлению потоками данных, состоящее из использования распределенной файловой системы lustre для основной массы расчетов на кластере, и выделения специальных томов, доступных по протоколу fiber channel для самых крупных проектов.

Nina Popova, Sergey Naumenko
Inferring phylogeny of Baikal gammarids using transcriptome sequencing Download paper
Abstract: В рамках проекта по изучению молекулярной эволюции и симпатрического видообразования байкальских боковплавов произведена сборка транскриптомов и простейшая аннотация генов 31 из 35 образцов. Для 11 образцов выделены консервативные блоки множественного выравнивания и построено филогенетическое дерево. Полученный результат является важной вехой в проекте изучения эволюции бокоплавов.

Sergey Naumenko, Grigiry Edidin
Bacteria from Ancient Sediments: ancient or extant? Download paper
Abstract: Учёные-геологи извлекли образцы бактерий из отложений в зоне вечной мерзлоты (Мамонтова гора в долине реки Алдан в центральной Якутии). Возраст образования отложений составляет 3.5 млн. лет. Геномы бактерий были отсеквенированы в лаборатории эволюционной геномики. Бактерии были типированы по 16S рРНК как представители bacillus cereus и bacillus pumilus. Были построены филогенетические деревья как по 16S РНК, так и по полным геномам. Можно ли определить возраст бактерий по этим данным? Согласно длине ветвей на филогенетическом дереве и расположению ветвей относительно ближайших родственников, данные образцы являются современными бактериями.

Alexey Neverov
Alexey Neverov, Ksenia Lezhnina, Georgii Bazykin, Alexey Kondrashov
Intrasubtype reassortments cause adaptive amino acid substitutions in H3N2 influenza genes Download paper
Abstract: Reassortments between strains and point mutations are two major contributors to diversity of Influenza A virus; however, the interrelation between these two processes is unclear. It has been suggested that reassortments provoke a temporary increase in the rate of amino acid changes as the viral proteins adapt to new genetic environment, but this phenomenon has not been studied systematically. Here, we use a phylogenetic approach to infer the reassortment events between the 8 segments of influenza A H3N2 virus since its emergence in humans in 1968. We then study the amino acid replacements that occurred in genes encoded in each segment subsequent to reassortments. In five out of eight genes (NA, M1, HA, PB1 and NS1), the reassortment events led to a transient increase in the rate of amino acid replacements on the descendant phylogenetic branches.


up

O

Alexander Ovseevich
Aleksey Fedorov, Alexander Ovseevich
Asymptotically optimal feedback control for systems of a linear oscillators Download paper
Abstract: Рассматривается задача успокоения произвольного числа линейных осцилляторов, связанных общим ограниченным управлением. Ищется управление по обратной связи, приводящее систему в состояние равновесия. Полученное управление является асимптотически оптимальным: отношение времени приведения в нуль с помощью этого управления к минимально возможному близко к 1, если начальная энергия системы велика. Часть результатов опирается на новую лемму об устойчивой наблюдаемости автономных линейных систем.


up

P

Alexander Panchin
Alexander Panchin, Sofya Medvedeva, Andrey Alexeevski, Sergei Spirin, Yuri Panchin
Context dependent mutagenesis in humans and drosophila: a comparison Download paper
Abstract: Mutation rates are context dependent: adjacent nucleotides may influence the probability of mutations in a genomic position. There is a remarkable difference between the context dependent mutagenesis of humans and drosophila. For example, C>T mutations are overrepresented in the CG context in humans (and other vertebrates), but not in Drosophila melanogaster. Recently several other hypermutable motifs were identified in humans: an increased frequency of T>C mutations in the second position of the words ATTG and ATAG, and an increased frequency of A>C mutations in the first position of the word ACAA. Such differences in the observed regularities of mutagenesis between representatives of different taxa might reflect differences in mutational mechanisms. We performed a systematical comparison of mutation regularities within 2-4bp contexts in humans and drosophila and found that the mentioned above hypermutable contexts in humans are not hypermutable in fruit flies. Hypermutable mutation contexts specific to drosophila were also identified.

Yuri Panchin
Alexander Panchin, Sofya Medvedeva, Andrey Alexeevski, Sergei Spirin, Yuri Panchin
Context dependent mutagenesis in humans and drosophila: a comparison Download paper
Abstract: Mutation rates are context dependent: adjacent nucleotides may influence the probability of mutations in a genomic position. There is a remarkable difference between the context dependent mutagenesis of humans and drosophila. For example, C>T mutations are overrepresented in the CG context in humans (and other vertebrates), but not in Drosophila melanogaster. Recently several other hypermutable motifs were identified in humans: an increased frequency of T>C mutations in the second position of the words ATTG and ATAG, and an increased frequency of A>C mutations in the first position of the word ACAA. Such differences in the observed regularities of mutagenesis between representatives of different taxa might reflect differences in mutational mechanisms. We performed a systematical comparison of mutation regularities within 2-4bp contexts in humans and drosophila and found that the mentioned above hypermutable contexts in humans are not hypermutable in fruit flies. Hypermutable mutation contexts specific to drosophila were also identified.

Ivan Panin
Ivan Panin, Evgeny Burnaev
Design of Experiment for Sensitivity Analysis based on Quadratic Model Download paper
Abstract: В работе предлагается асимптотический критерий оптимальности дизайна для вычисления индексов чувствительности в случае квадратичной модели данных и процедура построения адаптивного дизайна эксперимента на основе этого критерия. Проводится сравнение предложенного адаптивного дизайна с другими дизайнами эксперимента.

Maxim Panov
Maxim Panov, Vladimir Spokoiny
Critical dimension in semiparametric Bernstein - von Mises Theorem Download paper
Abstract: The classical Bernstein-svon Mises (BvM) result is reconsidered infinite sample non-asymptotic setup. The main results describe the so called critical dimension of the parametric space for which the BvM statement is still applicable given the sample size n. The main attention is paid to notion of critical dimension which determines maximum allowed problem dimension p given sample size n. It is shown that the condition p^3/n is small" is sufficient for BvM result to be valid under general assumptions on the model. We also provide an example of a model with the phase transition effect: the statement of the BvM theorem fails when the dimension p approaches n^(1/3).

Vladimir Panov
Vladimir Panov
Modelling dependence between L{\'e}vy processes Download paper
Abstract: In this paper, we introduce a principally new method for modelling the dependence structure between two L{\'e}vy processes. The proposed method is based on some special properties of the time-changed L{\'e}vy processes and can be viewed as an reasonable alternative to the copula approach.

Alexey Penin
Vladimir Seplyarskiy, Georgii Bazykin, Alexey Kondrashov, Evgeny Leushkin, Maria Logacheva, Alexey Penin
High-resolution study of recombination in a highly polymorphic fungus Schizophyllum commune Download paper
Abstract: Schizophyllum commune is a species of fungus with extreme level of nucleotide polymorphism. To study the molecular details of recombination in this species, we obtained NGS data for two individuals from two distinct populations (Moscow, Russia and Ann Arbor, MI), and for 17 their F1 offspring. The genome-average synonymous nucleotide difference between parents was 18.8%. We detected 39 reliable crossing-over events. In contrast to humans, crossovers in S. commune tend to occur within genes, and in regions of locally reduced polymorphism levels: the distance between SNPs that mark the crossover between parents (crossover region) is 6 larger higher than the mean distance between SNPs in the adjacent regions. Furthermore, crossover regions have a ~10% higher GC content, compared with the adjacent regions, and correspond to regions of high differences in GC-content between parents.

Ivan Pigarev
Anna Dourneva, Ekaterina Levichkina, Ivan Pigarev
Cat primary visual cortical neurons estimate distance in central vision area Download paper
Abstract:

Dimitry Platov
Igor Kargin, Alexander Safonov, Dimitry Platov
Distribution of maximum allowed packet loss ratio between links of groupcast route in wireless networks. Download paper
Abstract: В данной работе в рамках проблемы многоадресной маршрутизации в беспроводной сети рассматривается задача распределения максимально допустимой доли потерянных пакетов между звеньями маршрута от узла-источника до узлов-получателей при использовании методов надежной многоадресной передачи, стандартизованных для сетей Wi-Fi в 2012 г. Для некоторых частных случаев получены точные решения в явном виде. Для общего случая предложены приближенные алгоритмы, использующие ``жадную'' стратегию, и проведена оценка их эффективности.

Dimitry Platov, Alexander Safonov, Andrey Lyakhov
Wireless multicast routing for multimedia traffic with multiple transmission methods on MAC layer Download paper
Abstract: В данной работе изучается проблема многоадресной маршрутизации с ограничением на долю потерянных пакетов задержку в сетях с множеством методов передачи на канальном уровне. Проводится анализ классического алгоритма многоадресной маршрутизации в контексте выполнения ограничений на задержку для конечных получателей, а также предлагаются модификации к алгоритму, значительно увеличивающие его эффективность.

Leonard Polischuk
Anna Kasparson, Leonard Polischuk
Birth rate analysis for a Bosmina longirostris population Download paper
Abstract: Численность популяций, входящих в состав сообществ, определяется воздействиями как со стороны ресурса, так и со стороны хищника (или растительноядного животного). Относительная сила этих воздействий может меняться в зависимости от пространственно-временного масштаба исследования, видового состава сообщества, являясь важной характеристикой природных систем. В данном исследовании динамики природной популяции пресноводного вида зоопланктона Bosmina longirostris мы использовали метод, согласно которому относительная сила воздействий со стороны хищника и ресурса оценивается через отношение вкладов R доли взрослых особей и плодовитости в изменение рождаемости. На основании ранее опубликованных экспериментальных данных мы считали, что в тех случаях, когда R < 1, определяющим для динамики популяции является лимитирование со стороны ресурса (фитопланктона), тогда как при значении R > 1 — контроль со стороны хищника (планктоноядных видов рыб). В течение почти всего периода исследования (41 день) плотность популяции B.longirostris росла согласно экспоненциальной зависимости; к концу периода было отмечено снижение скорости роста численности. За этот период было взято 13 проб зоопланктона, для которых были рассчитаны демографические характеристики популяции босмины (плодовитость, доля взрослых особей, скорость развития яиц), использованные затем в анализе динамики рождаемости. Для 9 из 12 интервалов между пробами значение отношения вкладов R было меньше единицы. Более того, при последовательном объединении интервалов, начиная с конца периода наблюдений, характерная величина R (рассчитанная как отношение медианных значений вкладов на соответствующих интервалах) почти монотонно убывает от начала к концу периода. Полученные результаты свидетельствуют о том, что динамика популяции B.longirostris определялась преимущественно воздействием со стороны ресурса, при этом пищевое лимитирование нарастало от начала к концу исследования.

Nina Popova
Nina Popova, Sergey Naumenko
Inferring phylogeny of Baikal gammarids using transcriptome sequencing Download paper
Abstract: В рамках проекта по изучению молекулярной эволюции и симпатрического видообразования байкальских боковплавов произведена сборка транскриптомов и простейшая аннотация генов 31 из 35 образцов. Для 11 образцов выделены консервативные блоки множественного выравнивания и построено филогенетическое дерево. Полученный результат является важной вехой в проекте изучения эволюции бокоплавов.

Vladimir Popov, Nina Popova
The action of stabilizing selection on paralogous genes of Drosophila melanogaster : the linkage effect Download paper
Abstract: При сравнении пар паралогов, локализующихся в одной аутосоме, с парами паралогов, локализующимися в разных аутосомах было обнаружено, что паралоги, находящиеся в одной аутосоме, в меньшей степени подвержены отрицательному отбору. Этот результат позволяет рассматривать сцепление паралогов в качестве важного фактора, определяющего эволюцию дуплицированных генов.

Sofia Popova
Sofia Popova, O.V. Rudneva, Irina Lukashevich, U.S. Aleshina
Структурный подход при исследовании эмоционально – поведенческих нарушений у детей с алалией Download paper
Abstract: Речевая деятельность формируется и находится в тесной связи со всеми высшими психическими функциями, протекающими в сенсорной, интеллектуальной, аффективно-волевой сферах. Эти связи проявляются не только при нормальном развитии, но и при расстройствах формирования речи. В работе показано, что нарушения психо-эмоционального статуса детей с алалией связаны с биологическими факторами риска, органическим поражением лобно-фронтальных, медиобазальных, диэнцефальных и стволовых отделов мозга, а также наличием у детей речевого синдрома алалия. Группа детей с алалией оказалась неоднородной по эмоционально-поведенческому статусу. Выраженность изменений этого статуса напрямую зависит от тяжести родового анамнеза и органических поражений структур мозга, связанных с формированием психической активности, выраженностью нарушения речи.

Vladimir Popov
Vladimir Popov, Nina Popova
The action of stabilizing selection on paralogous genes of Drosophila melanogaster : the linkage effect Download paper
Abstract: При сравнении пар паралогов, локализующихся в одной аутосоме, с парами паралогов, локализующимися в разных аутосомах было обнаружено, что паралоги, находящиеся в одной аутосоме, в меньшей степени подвержены отрицательному отбору. Этот результат позволяет рассматривать сцепление паралогов в качестве важного фактора, определяющего эволюцию дуплицированных генов.

Vladislav Poritski
Vladislav Poritski, Oksana Volchek
Building a vector space model of meaning for Russian: A preliminary study Download paper
Abstract: Векторные модели семантики языковых единиц (VSM) известны компьютерным лингвистам уже более двух десятков лет, однако до настоящего времени их принято строить и оценивать преимущественно на материале английского языка. Мы обучаем векторные модели на двух небольших корпусах русскоязычных текстов (художественных и газетных) и оцениваем качество их предсказаний в задаче выбора пар синонимов. Лучший результат F = 0.76 был достигнут, когда семантические расстояния измерялись косинусом с PMI-взвешиванием при единичной ширине контекстного окна. Мера Йенсена-Шеннона, с помощью которой удалось добиться F = 0.71, допускает более радикальное снижение размерности, но несколько усложняет масштабирование объёма корпуса.

Yuri Porozov
Gaik Tamazyan, Sergey Knyazev, Eugene Stepanov, Yuri Porozov
A model of protein conformational motion based on optimal mass transference Download paper
Abstract: Предлагается новый способ моделирования конформационных движений белковых молекул, основанный на принципе переноса массы и приближенном (coarse-grained) представлении белка. В отличие от методов молекулярной динамики, рассмотренный метод предназначен для моделирования движений, которые происходят на сравнительно протяженных (порядка миллисекунд) временных интервалах. Предложена математическая модель движения белка, поставлена задача получения конформационного движения и дан алгоритм ее решения. Приводятся результаты численных экспериментов, показывающие адекватность предложенной модели.

Ekaterina Pudicova
Ekaterina Pudicova, Olga Soldatova
Классификация потока сообщений об ошибках в промышленной программной системе с помощью гибридной модификации сети Ванга-Менделя Download paper
Abstract: В статье описывается гибридная модификация нейронной нечёткой продукционной сети Ванга-Менделя с несколькими выходами, используемая для решения задачи классификации потока сообщений в промышленной программной системе. Описан алгоритм обучения данной сети и исследована эффективность работы первого модуля гибридной сети для решения задачи кластеризации потока входных сообщений.


up

R

Dmitry Ravcheev
Dmitry Ravcheev, Dmitry Rodionov
Polysaccharides utilization in human gut bacterium Bacteroides thetaiotaomicron: comparative genomics reconstruction of metabolic and regulatory networks Download paper
Abstract: Bacteroides thetaiotaomicron является одним из преобладающих видов в микрофлоре кишечника человека. Отличительной чертой этого микроорганизма, как и рода Bacteroides в целом, является наличие специфической сахаролитической машинерии, включающей в себя массу периплазаматических и внеклеточных белков для расщепления полисахаридов, систем транспорта расщепленных полисахаридов, а также регуляторных систем. В настоящей работе нами были реконструированы метаболические пути расщепления целого ряда полисахаридов животного и растительного происхождения для B. thetaiotaomicron. Помимо этого, также были реконструированы 30 регулонов, контролирующих эти пути. В том числе, было реконструировано 4 регулона для белков SusR-семейства и 16 регулонов для гибридных двукомпонентных систем, причем для обоих указанных типов белков ДНК-мотивы, связывающие регулятор, были описаны впервые. Полученные в результате метаболическая и регуляторная подсети значительно расширяет наши представления о расщеплении полисахардов представителями кишечной микрофлоры. Результаты работы находятся в открытом доступе и могут быть использованы для экспериментальной проверки или для построения метаболических или регуляторных моделей.

Matthew Khoroshkin, Dmitry Ravcheev, Dmitry Rodionov
Reconstruction of regulons for LacI family transcription factors via comparative genomics analysis Download paper
Abstract: Целью данной работы было изучение регуляции экспрессии генов регуляторами LacI семейства в бактериях класса Alphaproteobacteria. Для этого в геномах 50 бактерий класса Alphaproteobacteria проводили полногеномную метаболическую реконструкцию регулонов и определение сайтов связывания транскрипционных факторов из белкового семейства LacI. Также была проведена работа по созданию функциональных аннотаций для новых генов и уточнению аннотаций — для малоизученных. В ходе работы было изучено 22 регулона, для 15 из них — предсказана функция контролируемого метаболического пути.

Elena Rodionova
Marina Kochevalina, Elena Rodionova, E.V. Kotenkova, O.V. Morozova
Собаки и домовые мыши как детекторы летучих маркеров онкологических заболеваний Download paper
Abstract: Поиск биомаркеров онкологических заболеваний, позволяющих выявлять их на ранних стадиях развития может быть ускорен использованием животных-макросматиков для поиска летучих органических соединений (ЛОС), характерных для этих заболеваний, в различных выделениях больных.

Dmitry Rodionov
Dmitry Ravcheev, Dmitry Rodionov
Polysaccharides utilization in human gut bacterium Bacteroides thetaiotaomicron: comparative genomics reconstruction of metabolic and regulatory networks Download paper
Abstract: Bacteroides thetaiotaomicron является одним из преобладающих видов в микрофлоре кишечника человека. Отличительной чертой этого микроорганизма, как и рода Bacteroides в целом, является наличие специфической сахаролитической машинерии, включающей в себя массу периплазаматических и внеклеточных белков для расщепления полисахаридов, систем транспорта расщепленных полисахаридов, а также регуляторных систем. В настоящей работе нами были реконструированы метаболические пути расщепления целого ряда полисахаридов животного и растительного происхождения для B. thetaiotaomicron. Помимо этого, также были реконструированы 30 регулонов, контролирующих эти пути. В том числе, было реконструировано 4 регулона для белков SusR-семейства и 16 регулонов для гибридных двукомпонентных систем, причем для обоих указанных типов белков ДНК-мотивы, связывающие регулятор, были описаны впервые. Полученные в результате метаболическая и регуляторная подсети значительно расширяет наши представления о расщеплении полисахардов представителями кишечной микрофлоры. Результаты работы находятся в открытом доступе и могут быть использованы для экспериментальной проверки или для построения метаболических или регуляторных моделей.

Semen Leyn, Dmitry Rodionov
Novel mechanisms of transcription regulation of vitamin metabolism and autotrophic carbon dioxide fixation in Archaea. Download paper
Abstract: Analysis of Crenarchaeota transcription factors allowed us to reconstruct two regulons of autotrophic carbon dioxide fixation in Sulfolobales and Thermoproteales orders. Besides of genes encoded enzymes of carbon dioxide fixation cycles, both regulons include large fraction of central carbon metabolism genes. Secondly we started reconsruction of regulons controlled by DtxR family transcription factors in 11 archaeal groups.

Matthew Khoroshkin, Dmitry Ravcheev, Dmitry Rodionov
Reconstruction of regulons for LacI family transcription factors via comparative genomics analysis Download paper
Abstract: Целью данной работы было изучение регуляции экспрессии генов регуляторами LacI семейства в бактериях класса Alphaproteobacteria. Для этого в геномах 50 бактерий класса Alphaproteobacteria проводили полногеномную метаболическую реконструкцию регулонов и определение сайтов связывания транскрипционных факторов из белкового семейства LacI. Также была проведена работа по созданию функциональных аннотаций для новых генов и уточнению аннотаций — для малоизученных. В ходе работы было изучено 22 регулона, для 15 из них — предсказана функция контролируемого метаболического пути.

O.V. Rudneva
Sofia Popova, O.V. Rudneva, Irina Lukashevich, U.S. Aleshina
Структурный подход при исследовании эмоционально – поведенческих нарушений у детей с алалией Download paper
Abstract: Речевая деятельность формируется и находится в тесной связи со всеми высшими психическими функциями, протекающими в сенсорной, интеллектуальной, аффективно-волевой сферах. Эти связи проявляются не только при нормальном развитии, но и при расстройствах формирования речи. В работе показано, что нарушения психо-эмоционального статуса детей с алалией связаны с биологическими факторами риска, органическим поражением лобно-фронтальных, медиобазальных, диэнцефальных и стволовых отделов мозга, а также наличием у детей речевого синдрома алалия. Группа детей с алалией оказалась неоднородной по эмоционально-поведенческому статусу. Выраженность изменений этого статуса напрямую зависит от тяжести родового анамнеза и органических поражений структур мозга, связанных с формированием психической активности, выраженностью нарушения речи.

Pavel Rybin
Pavel Rybin, Victor Zyablov
Error exponents of some code constructions with low-complexity decoding. Download paper
Abstract: В работе рассмотрены специальная конструкция обобщенного кода с малой плотностью проверок (МПП-кода) и конструкция каскадного кода с внешним МПП-кодом. Проведено сравнение нижних оценок на экспоненту вероятности ошибочного декодирования рассматриваемых конструкций по соответствующим алгоритмам малой сложности. Предложена модификация алгоритма декодирования МПП-кода со специальной конструкцией. Для модифицированного алгоритма получена оценка снизу на экспоненту вероятности ошибочного декодирования. В заключении приведен сравнительный анализ численных значений рассматриваемых оценок на экспоненту вероятности ошибочного декодирования.

Igor Zhilin, Fedor Ivanov, Pavel Rybin, Victor Zyablov
GEL codes based on binary LDPC codes Download paper
Abstract: В работе предлагается конструкция двоичного кода с обобщённой локализацией ошибок, где в качестве внешних кодов используются коды с малой плотностью проверок, основанные на системах троек Штейнера. Описываются алгоритмы кодирование и декодирования предложенной конструкции.


up

S

Alexander Safonov
Igor Kargin, Alexander Safonov, Dimitry Platov
Distribution of maximum allowed packet loss ratio between links of groupcast route in wireless networks. Download paper
Abstract: В данной работе в рамках проблемы многоадресной маршрутизации в беспроводной сети рассматривается задача распределения максимально допустимой доли потерянных пакетов между звеньями маршрута от узла-источника до узлов-получателей при использовании методов надежной многоадресной передачи, стандартизованных для сетей Wi-Fi в 2012 г. Для некоторых частных случаев получены точные решения в явном виде. Для общего случая предложены приближенные алгоритмы, использующие ``жадную'' стратегию, и проведена оценка их эффективности.

Dimitry Platov, Alexander Safonov, Andrey Lyakhov
Wireless multicast routing for multimedia traffic with multiple transmission methods on MAC layer Download paper
Abstract: В данной работе изучается проблема многоадресной маршрутизации с ограничением на долю потерянных пакетов задержку в сетях с множеством методов передачи на канальном уровне. Проводится анализ классического алгоритма многоадресной маршрутизации в контексте выполнения ограничений на задержку для конечных получателей, а также предлагаются модификации к алгоритму, значительно увеличивающие его эффективность.

Viktor Selionov
Dmitry Zhvanskiy, Viktor Selionov, Irina Solopova, Alexander Grishin
The dependence of the interaction between the generators of upper and lower limbs on the motor task and the spatial movement organization in healthy subjects Download paper
Abstract: Ранее на здоровых испытуемых была показана специфика активации межконечностных нейронных связей при совершении ритмических движений ногами раздельно или совместно с движениями рук в положении лежа при движениях рук в вертикальной плоскости. В данной работе исследовали взаимовлияния верхних и нижних конечностей при выполнении двигательных задач, когда сочетанные и раздельные движения четырех конечностей осуществлялись при движениях рук в горизонтальной плоскости. У 9 здоровых испытуемых исследовали общую картину распределения мышечной активности при выполнении активных циклических движений рук совместно с шагательными движениями ног и без них с разными сочетаниями движений. При совместных движениях рук и ног активность в мышцах-флексорах и мышцах-экстензорах значимо различалась для синфазных и для противофазных движений. Диагональные синергии между нижними и верхними конечностями оказывали более сильное воздействие на активацию межнейронных связей центральных генераторов локомоторной ритмики. Используемые в исследовании двигательные парадигмы активировали внутриспинальные нейронные связи, степень взаимодействия которых зависела от используемых двигательных синергий, и была наибольшей при совместных движениях рук и ног с диагональным паттерном движений верхних и нижних конечностей.

Alexandr Seliverstov
Oleg Zverkov, Alexandr Seliverstov, Vassily Lyubetsky
Elaboration of the Homologous Plastid-Encoded Protein Families that Separate Paralogs in Magnoliophytes Download paper
Abstract: Разделение белков по семействам, разделяющим паралоги, позволяет уточнять аннотации белков и выполнять поиск семейства по его филогенетическому профилю, который определяется разбиением множества видов на три части. Части задают присутствие/отсутствие белка, а также случай неопределённости в этом отношении. Другое применение — поиск белков, уникальных для узкой таксономической группы («подписей»). Нами разработан алгоритм, формирующий такие семейства. Он применён к разным множествам белков. В том числе, к белкам, кодируемым в пластомах 186-ти видов цветковых растений. Полученная в этом случае база данных с возможностью поиска семейства по его филогенетическому профилю доступна по адресу http://lab6.iitp.ru/ppc/magnoliophyta/. Также алгоритм применён для разделения (кластеризации) белков, кодируемых в митохондриях 66-ти видов таксономической группы зелёных растений (Viridiplantae); соответствующая база данных: http://lab6.iitp.ru/mpc/viridiplantae/. На этой основе получены биологические результаты. Например, в митохондриях винограда (Vitis vinifera) найдены уникальные для них белки, которые в то же время типичны для пластид, что позволяет предсказать горизонтальный перенос из пластид в митохондрии.

Vladimir Seplyarskiy
Vladimir Seplyarskiy, Georgii Bazykin, Alexey Kondrashov, Evgeny Leushkin, Maria Logacheva, Alexey Penin
High-resolution study of recombination in a highly polymorphic fungus Schizophyllum commune Download paper
Abstract: Schizophyllum commune is a species of fungus with extreme level of nucleotide polymorphism. To study the molecular details of recombination in this species, we obtained NGS data for two individuals from two distinct populations (Moscow, Russia and Ann Arbor, MI), and for 17 their F1 offspring. The genome-average synonymous nucleotide difference between parents was 18.8%. We detected 39 reliable crossing-over events. In contrast to humans, crossovers in S. commune tend to occur within genes, and in regions of locally reduced polymorphism levels: the distance between SNPs that mark the crossover between parents (crossover region) is 6 larger higher than the mean distance between SNPs in the adjacent regions. Furthermore, crossover regions have a ~10% higher GC content, compared with the adjacent regions, and correspond to regions of high differences in GC-content between parents.

Alexey Sergushichev
Anton Akhi, Alexey Sergushichev, Fedor Tsarev
Improved Maximum Likelihood Estimation of Distance between Contigs in Genome Scaffolding Problem Download paper
Abstract: DNA fragment assembly is an important problem in bioinformatics, where given a set of DNA reads one must reconstruct the initial DNA sequence. The process of DNA assembly is commonly divided into three steps: correcting errors in the initial DNA reads, contig assembly, which constructs relatively long DNA fragments and, finally, scaffold assembly, which aims to determine the correct order and orientation of contigs in the DNA sequence and distances between them. Scaffold assembly techniques use additional information in the form of mate-pair reads — pairs of DNA sequence reads with known distance estimations for each pair of reads. A major drawback in all modern scaffolding techniques is the low quality estimation of distance between contigs, which is commonly based on mean distance calculation. In this paper we propose improved algorithm based on maximum likelihood principle for estimating distance between contigs. The proposed approach was experimentally evaluated on the E. Coli genome consisting of 4.6 Mbp and synthetic mate-pair reads library generated with MetaSim using default Illumina error model.

Elena Shagimardanova
Elena Shagimardanova, Margarita Sharipova, Takahiro Kikawada, Oleg Gusev
Evolution of cryptobiosis in Polypedilum vanderplanki: role of horizontal gene transfer from bacteria Download paper
Abstract: Некоторые живые эукариоты, например африкансткая хирономида Polypedilum vanderplanki способны выживать в условиях полной потери воды, впадая в состояние гипометаболизма — криптобиоз. Секвенирование генома спящей хирономиды позволило определить основные молекулярные механизмы криптобиоза. Из более чем 17 тысяч идентифицированных генов были обнаружены кодирующие нуклеотидные последовательности нетипичные для насекомых. В данной работе проведена оценка вероятности горизонтального переноса генов в геном P. vanderplanki от микроорганизмов. Идентифицировано несколько функционально-активных генов имеющих высокую степень сходства с бактериальными гомологами и формирующих монофилетичную ветвь при построении филогенетического древа. Среди этих генов выделяется группа лектинов, и фермент кинурениназа, в отношении которых получены строгие доказательства их возникновения путем горизонтального переноса.

Vladimir Shakhov
Anastasia Yurgenson, Vladimir Shakhov, Olga Sokolova
Эффективный метод для генерации псевдо-случайных UDG-графов Download paper
Abstract: UDG-графы уже доказали свою полезность в качестве моделей для различных физических задач. Одно из главных применений UDG графов — моделирование беспроводных сенсорных сетей, где UDG граф представляет собой идеализированную сеть с множеством узлов. Узлы расположены в Евклидовой плоскости и, как предполагается, имеют одинаковые радиусы передачи данных. Они могут передавать друг другу информацию, если находятся в пределах взаимной дальности передачи сигнала. Т.к. UDG-графовая модель адекватно описывает такое поведение, то она стала стандартом для исследования ad hoc и сенсорных сетей. В работе предлагается генератор для моделирования случайных UDG-графов с наперед заданными свойствами.

Ilya Shapirovsky
Ilya Shapirovsky
Тензорные произведения модальных алгебр и фильтрации клетчатых моделей Крипке Download paper
Abstract: Тензорное произведение модальных алгебр является алгебраическим аналогом произведения модальных логик. Для случая полных по Крипке логик тензорное произведение может быть определено через так называемые клетчатые шкалы – обобщенные шкалы Крипке специального вида. Для клетчатых шкал мы докажем лемму о фильтрации и получим некоторые результаты о разрешимости произведений.

Margarita Sharipova
Elena Shagimardanova, Margarita Sharipova, Takahiro Kikawada, Oleg Gusev
Evolution of cryptobiosis in Polypedilum vanderplanki: role of horizontal gene transfer from bacteria Download paper
Abstract: Некоторые живые эукариоты, например африкансткая хирономида Polypedilum vanderplanki способны выживать в условиях полной потери воды, впадая в состояние гипометаболизма — криптобиоз. Секвенирование генома спящей хирономиды позволило определить основные молекулярные механизмы криптобиоза. Из более чем 17 тысяч идентифицированных генов были обнаружены кодирующие нуклеотидные последовательности нетипичные для насекомых. В данной работе проведена оценка вероятности горизонтального переноса генов в геном P. vanderplanki от микроорганизмов. Идентифицировано несколько функционально-активных генов имеющих высокую степень сходства с бактериальными гомологами и формирующих монофилетичную ветвь при построении филогенетического древа. Среди этих генов выделяется группа лектинов, и фермент кинурениназа, в отношении которых получены строгие доказательства их возникновения путем горизонтального переноса.

Pavel Shelyakin
Anna Kaznadzey, Pavel Shelyakin
Stable combinations of bacterial carbohydrate metabolism genes Download paper
Abstract: В работе были исследованы гены углеводного метаболизма у бактерий. Для них была построена система классификации, основанная на их функциональных, структурных и ортологических характеристиках. На основе расположения генов на бактериальных хромосомах была изучена их совместная встречаемость, в результате чего были построены матрицы попарной встречаемости ортолого-структурных семейств генов, принадлежащих разным крупным функциональным классам. Были определены наиболее устойчивые сочетания генов в локусах, относящихся к углеводному метаболизму, определены группы бактерий, имеющих сходства в организации таких локусов, сделаны предположения о наиболее эволюционно "сработавшихся" парах семейств, а также построены филогенетические деревья, позволяющие оценить распределение различных локусов среди бактерий и выявить случаи горизонтальных переносов локусов и их частей.

Pavel Shelyakin, Nikolay Lyubimov
Classification of Clostridium difficile sigma-factor binding sites Download paper
Abstract: Целью работы является классификация мотивов сайтов связывания сигма факторов РНК полимеразы у Clostridium difficile 630 на основании экспериментальных данных о положении точек старта транскрипции и данных об изменении уровня экспрессии генов в бактериях, с поврежденным геном конкретного сигма фактора.

Lev Shestakov
Lev Shestakov
Thе role of stable and variable parameters insects songs in intraspecific communication. Download paper
Abstract: В настоящее время не вызывает сомнений, что акустическая коммуникация широко распространена среди различных таксонов беспозвоночных и зачастую играет важную роль в конспецифических взаимодействиях, например при поиске и распознавании полового партнера. Считается, что акустические сигналы насекомых имеют четкую видоспецифичную структуру, что позволяет с успехом использовать их в качестве надежного таксономического признака при идентификации близких таксонов. Мы сравнили изменчивость сигналов ухаживания у представителей двух не родственных групп насекомых — полужесткокрылых (Pentatomidae, Heteroptera) и сверчков (Gryllidae, Orthoptera), использующих разные типы акустической коммуникации. Анализ коммуникационных сигналов полужесткокрылых показал, что они обладают видоспецифичной структурой, а их внутри- и межиндивидуальная изменчивость сигналов незначительна. Напротив, сигналы ухаживания сверчков достаточно изменчивы по большинству параметров. Стабильность сигналов ухаживания полужесткокрылых может быть обусловлена тем, что у большинства видов они выполняют и функцию призывных, а следовательно должны обеспечивать надежную идентификацию особи своего вида. У Gryllidae призывные сигналы отличаются от сигналов ухаживания и достаточно стабильны по своей структуре.

A. Shishkin
A. Shishkin
New Multicomponent Random Network Codes Download paper
Abstract: В работе рассматриваются методы построения многокомпонентных кодов, используемых в случайном сетевом кодировании. Построение многокомпонентных кодов максимальной мощности является нерешенной задачей и существующие методы, в частности использование комбинаторных блок-схем, не являются оптимальными. В работе предложены альтернативные методы, позволяющие получить большее разнообразие построенных многокомпонентных кодов, и потенциально способные обеспечить увеличение мощности кодов по сравнению с существующими конструкциями.

Konstantin Siemenikhin
Konstantin Siemenikhin, Boris Miller, Dmitry Myasnikov
Optimal Stochastic Control of a Queueing System With Constraints Download paper
Abstract: Рассматривается задача оптимального стохастического управления одноканальной системой массового обслуживания по критерию минимума среднего времени полного обслуживания с учетом ограничений на среднее число отраженных заявок и объем использованных ресурсов. Роль контролируемых параметров выполняют вероятность отражения заявки и интенсивность обслуживания. Математическая постановка проблемы основана на понятии управляемого марковского процесса и его мартингальном разложении. Для решения задачи с ограничениями используется принцип множителей Лагранжа. Законность его применения обоснована выпуклостью множества достижимости, т.е. множества векторов, составленных из значений оптимизируемого функционала и функционалов, задающих ограничения. В работе установлено, что при определенных условиях оптимальное управление по расширенному функционалу в задаче без ограничений дает оптимум в задаче с ограничениями, если множители Лагранжа образуют решение двойственной задачи. Приведены результаты численного моделирования динамики системы при использовании оптимального стохастического управления и детерминированного управления, рассчитанного на оптимизацию системы в стационарном режиме.

Pavel Sinicyn
Pavel Sinicyn
Translation of membrane proteins in prokaryotes Download paper
Abstract: Метод рибосомальный профайлинг впервые позволил подойти к изучению трансляции системно. В настоящей работе мы проанализировали данные рибосомального профайлинга для E.coli и B.subtilis, и сравнили профиль для мембранных и цитозольных белков. Полученные результаты позволяют сделать выводы о значительном различии скорости трансляции на N-конце белков двух групп. Дальнейшая работа будет направлена на выявление общих функциональных причин данного феномена.

Olga Sokolova
Anastasia Yurgenson, Vladimir Shakhov, Olga Sokolova
Эффективный метод для генерации псевдо-случайных UDG-графов Download paper
Abstract: UDG-графы уже доказали свою полезность в качестве моделей для различных физических задач. Одно из главных применений UDG графов — моделирование беспроводных сенсорных сетей, где UDG граф представляет собой идеализированную сеть с множеством узлов. Узлы расположены в Евклидовой плоскости и, как предполагается, имеют одинаковые радиусы передачи данных. Они могут передавать друг другу информацию, если находятся в пределах взаимной дальности передачи сигнала. Т.к. UDG-графовая модель адекватно описывает такое поведение, то она стала стандартом для исследования ad hoc и сенсорных сетей. В работе предлагается генератор для моделирования случайных UDG-графов с наперед заданными свойствами.

Olga Soldatova
Ekaterina Pudicova, Olga Soldatova
Классификация потока сообщений об ошибках в промышленной программной системе с помощью гибридной модификации сети Ванга-Менделя Download paper
Abstract: В статье описывается гибридная модификация нейронной нечёткой продукционной сети Ванга-Менделя с несколькими выходами, используемая для решения задачи классификации потока сообщений в промышленной программной системе. Описан алгоритм обучения данной сети и исследована эффективность работы первого модуля гибридной сети для решения задачи кластеризации потока входных сообщений.

Ruslan Soldatov
Ruslan Soldatov, Svetlana Vinogradova, Andrey Mironov
Identification of locally optimal structured motifs in genomes Download paper
Abstract: Молекулы РНК вовлечены в центральные процессы клетки. Многие функциональные РНК являются белок-некодирующими транскриптами (нкРНК) и участвуют в таких клеточных процессах, как сплайсинг, регуляция транскрипции и трансляции, импринтинг и т.д. Как правило, вторичная структура РНК имеет ключевое значение при взаимодействии с белками и другими молекулами РНК. Сложности экспериментальных подходов определения структуры РНК привели к возникновению широкого класса вычислительных методов. Один из подходов предполагает, что функциональные РНК структурированы или, по-другому, имеют термодинамически стабильную структуру. В данной работе предлагается метод по построению поверхности структурированности генома и выделения локально-оптимальных участков. Данный подход применен к анализу бактериальной регуляции. Метод реализован в виде программы на С.

Irina Solopova
Dmitry Zhvanskiy, Viktor Selionov, Irina Solopova, Alexander Grishin
The dependence of the interaction between the generators of upper and lower limbs on the motor task and the spatial movement organization in healthy subjects Download paper
Abstract: Ранее на здоровых испытуемых была показана специфика активации межконечностных нейронных связей при совершении ритмических движений ногами раздельно или совместно с движениями рук в положении лежа при движениях рук в вертикальной плоскости. В данной работе исследовали взаимовлияния верхних и нижних конечностей при выполнении двигательных задач, когда сочетанные и раздельные движения четырех конечностей осуществлялись при движениях рук в горизонтальной плоскости. У 9 здоровых испытуемых исследовали общую картину распределения мышечной активности при выполнении активных циклических движений рук совместно с шагательными движениями ног и без них с разными сочетаниями движений. При совместных движениях рук и ног активность в мышцах-флексорах и мышцах-экстензорах значимо различалась для синфазных и для противофазных движений. Диагональные синергии между нижними и верхними конечностями оказывали более сильное воздействие на активацию межнейронных связей центральных генераторов локомоторной ритмики. Используемые в исследовании двигательные парадигмы активировали внутриспинальные нейронные связи, степень взаимодействия которых зависела от используемых двигательных синергий, и была наибольшей при совместных движениях рук и ног с диагональным паттерном движений верхних и нижних конечностей.

Alexey Solovyev
Anna Antonova, Alexey Solovyev
Conditional Random Fields Models Applied to Russian Language Processing Download paper
Abstract: Работа посвящена исследованию метода условных случайных полей (Conditional Random Fields — CRF) на русскоязычных текстах. В частности, продемонстрированы результаты использования CRF в задачах распознавания именованных сущностей, определения частей речи и сентимент-анализа сообщений относительно объекта тональности. Результаты CRF сравниваются с результатами, полученными другими методами.

Viktor Sorokin
A.A. Tananykin, Viktor Sorokin
Распознавание пола диктора с помощью метода Парзена Download paper
Abstract: Распознавание пола диктора выполнялось в пространстве параметров модели голосового источника, найденных путем решения обратной задачи. Исследования проводились на базе данных, состоящей из русскоязычных числительных произнесённых в обычных условиях. Функции плотности вероятности для каждого пола оценивалась методом Парзена с гауссовым ядром. Распознавание пола производилось по максимуму правдоподобия Байеса. Ошибка распознавания пола на сегментах ударных гласных не превышает 2%.

Sergei Spirin
Alexander Panchin, Sofya Medvedeva, Andrey Alexeevski, Sergei Spirin, Yuri Panchin
Context dependent mutagenesis in humans and drosophila: a comparison Download paper
Abstract: Mutation rates are context dependent: adjacent nucleotides may influence the probability of mutations in a genomic position. There is a remarkable difference between the context dependent mutagenesis of humans and drosophila. For example, C>T mutations are overrepresented in the CG context in humans (and other vertebrates), but not in Drosophila melanogaster. Recently several other hypermutable motifs were identified in humans: an increased frequency of T>C mutations in the second position of the words ATTG and ATAG, and an increased frequency of A>C mutations in the first position of the word ACAA. Such differences in the observed regularities of mutagenesis between representatives of different taxa might reflect differences in mutational mechanisms. We performed a systematical comparison of mutation regularities within 2-4bp contexts in humans and drosophila and found that the mentioned above hypermutable contexts in humans are not hypermutable in fruit flies. Hypermutable mutation contexts specific to drosophila were also identified.

Vladimir Spokoiny
Suvorikova Alexandra, Anastasia Kalinina, Vladimir Spokoiny
Detection of recombination events in bacterial genomes Download paper
Abstract: Homologous recombination is an important factor of the evolution of bacteria. Uptake of DNA segments from donor cells provides a wide distribution of benefficial mutations among strains. Also, natural constrains on re- combination between distant sequences shape the population structure of bacterial species. With the increasing number of completely sequenced genomes, it is possible to study intraspeciffic homologous recombination and its properties. In this paper we introduce a new method for the detection of recombination events. To demonstrate consistency of the proposed approach we applyed it to two data sets: multiple simulated data and 15 strains from E. coli phylogroup A.

Maxim Panov, Vladimir Spokoiny
Critical dimension in semiparametric Bernstein - von Mises Theorem Download paper
Abstract: The classical Bernstein-svon Mises (BvM) result is reconsidered infinite sample non-asymptotic setup. The main results describe the so called critical dimension of the parametric space for which the BvM statement is still applicable given the sample size n. The main attention is paid to notion of critical dimension which determines maximum allowed problem dimension p given sample size n. It is shown that the condition p^3/n is small" is sufficient for BvM result to be valid under general assumptions on the model. We also provide an example of a model with the phase transition effect: the statement of the BvM theorem fails when the dimension p approaches n^(1/3).

Elena Stavrovskaya
Elena Stavrovskaya, Alexander Favorov, Andrey Mironov
Fast assessment of the correlation betweendierent coverage-like genomic features and of its statistical signicance Download paper
Abstract: Благодаря современным методам секвенирования сегодня для исследования доступно большое количество данных, ассоциированных с конкретными областями ДНК (например, взаимодействия белок-ДНК и т.п.). Эти данные часто представлены в виде функции от позиции ДНК (профиля покрытия). Корреляция между данными из различных источников в масштабе хромосомы или всего генома свидетельствует о взаимосвязи соответствующих биологических характеристик (например, между уровнем транкрипции и модификацией гистонов). Задача вычисления корреляции была успешно решена для интервальных разметок, то есть разметок с функцией покрытия, принимающей значения 0 либо 1 [1](http://genometricorr.sourceforge.net/), а также для разметок общего вида ([2], [3], [4]). Ключевая идея этих подходов состоит в том, что если профили покрытия одинаково распределены вдоль последовательности хромосомы, соответствующие характеристики взаимосвязаны. Идея нашего метода заключается в том, что пики профилей покрытий функционально связанных характеристик могут располагаться в одной области генома, но не в одной позиции (с некоторым смещением). Для того, чтобы учесть такие взаимосвязи, мы предлагаем быстрый метод, который вычисляет корреляцию с помощью свертки. Ядро свертки отвечает за сопоставление соседних позиций. Данный метод реализован в виде компьютерной программы на языке C++ и позволяется работать как с интервальными разметками, так и с разметками общего вида, а также их комбинациями.

Ekaterina Zhuravleva, Elena Stavrovskaya, Alexander Favorov, Andrey Mironov
Inter-tissue сomparison of various genomic histone modification epimarks Download paper
Abstract: Модификация гистонов является одним из механизмов управления экспрессией генов в клетках различного типа и играет важную роль в клеточной дифференцировке. Наличие одновременно нескольких модификаций позволяет более тонко регулировать работу генов. Поэтому сравнительный анализ модификаций гистонов на уровне тканей является важной задачей эпигенетики. В данной работе исследованы зависимости между разметками модификаций гистонов - H3k4me1, H3k4me2, H3k27ac, H3k36me3, H3k79me2, H3k9ac, H3k4me3, H3k27me3, H4k20me1 в тканях человека. С помощью функций пакета GenometriCorr были посчитаны корреляционные статистики для каждой пары разметок одной и той же модификации из разных тканей. Анализ корреляций показал, что клеточные типы, обладающие сходными морфологией и функциями, наиболее близки друг к другу по профилям модификаций гистонов. В то же время не было выявлено кластеризации тканей по общности происхождения и развитию в онтогенезе из экто-, эндо- или мезодермы. Для эмбриональных стволовых клеток человека показано сходство по профилям различных модификаций с разными типами тканей. Предположительно это объясняется тем, что большая часть модификаций гистонов, наблюдаемых в дифференцированной клетке, приобретаются ею на конечных стадиях дифференцировки.

Eugene Stepanov
Gaik Tamazyan, Sergey Knyazev, Eugene Stepanov, Yuri Porozov
A model of protein conformational motion based on optimal mass transference Download paper
Abstract: Предлагается новый способ моделирования конформационных движений белковых молекул, основанный на принципе переноса массы и приближенном (coarse-grained) представлении белка. В отличие от методов молекулярной динамики, рассмотренный метод предназначен для моделирования движений, которые происходят на сравнительно протяженных (порядка миллисекунд) временных интервалах. Предложена математическая модель движения белка, поставлена задача получения конформационного движения и дан алгоритм ее решения. Приводятся результаты численных экспериментов, показывающие адекватность предложенной модели.

Karen Stepanyan
Aleksandr Miller, Boris Miller, Karen Stepanyan, Kirill Andreev, Sergey Khoroshenkih
Optimal filter selection for UAV trajectory control problem Download paper
Abstract: В работе рассматривается задача определения координат неподвижных источников излучения по косвенным угловым наблюдениям. Она является ключевой в задаче множественной фильтрации и построении оптимальной траектории БЛА.

Suvorikova Alexandra
Suvorikova Alexandra, Anastasia Kalinina, Vladimir Spokoiny
Detection of recombination events in bacterial genomes Download paper
Abstract: Homologous recombination is an important factor of the evolution of bacteria. Uptake of DNA segments from donor cells provides a wide distribution of benefficial mutations among strains. Also, natural constrains on re- combination between distant sequences shape the population structure of bacterial species. With the increasing number of completely sequenced genomes, it is possible to study intraspeciffic homologous recombination and its properties. In this paper we introduce a new method for the detection of recombination events. To demonstrate consistency of the proposed approach we applyed it to two data sets: multiple simulated data and 15 strains from E. coli phylogroup A.


up

T

Vera Talis
Vera Talis, Mikhail Kapitonov, Elena Maximova
Stair ascent/descent in adolescents with autism spectrum disorder Download paper
Abstract: The aim of the study was to determine the age-related abnormalities of stair climbing in autism. Kinematical data were collected for 9 autistic individuals (4 of 6-8 years of age (children) and 5 of 11-12 years of age (adolescents)) and 9 control subjects (3 children and 6 adolescents). Subjects ascended and descended the one step laboratory stair always starting by right leg. Movement time of stairs ascent in autistic adolescents was longer then in control and they executed this motion with knee and hip less flexed then control adolescents. Autistic children ascended and descended stair faster then autistic adolescent. During stair descent autistic adolescents flexed hip less then control as well. Autistic children have larger amplitude of ankle joint plantar flexion then autistic adolescents during stair descent. Maximum knee flexion during stair ascent/descent was delayed in autistic adolescent in comparison to the control. Significant difference of movement coordination between children and adolescents with autism spectrum disorder indicates the importance of yearly rehabilitation program.

Gaik Tamazyan
Gaik Tamazyan, Sergey Knyazev, Eugene Stepanov, Yuri Porozov
A model of protein conformational motion based on optimal mass transference Download paper
Abstract: Предлагается новый способ моделирования конформационных движений белковых молекул, основанный на принципе переноса массы и приближенном (coarse-grained) представлении белка. В отличие от методов молекулярной динамики, рассмотренный метод предназначен для моделирования движений, которые происходят на сравнительно протяженных (порядка миллисекунд) временных интервалах. Предложена математическая модель движения белка, поставлена задача получения конформационного движения и дан алгоритм ее решения. Приводятся результаты численных экспериментов, показывающие адекватность предложенной модели.

A.A. Tananykin
A.A. Tananykin, Viktor Sorokin
Распознавание пола диктора с помощью метода Парзена Download paper
Abstract: Распознавание пола диктора выполнялось в пространстве параметров модели голосового источника, найденных путем решения обратной задачи. Исследования проводились на базе данных, состоящей из русскоязычных числительных произнесённых в обычных условиях. Функции плотности вероятности для каждого пола оценивалась методом Парзена с гауссовым ядром. Распознавание пола производилось по максимуму правдоподобия Байеса. Ошибка распознавания пола на сегментах ударных гласных не превышает 2%.

Alexander Tanas
Marina Borisova, Alexander Tanas
Choosing of endonuclease restriction for RRBS method Download paper
Abstract: Нарушения метилирования ассоциированы с широким спектром патологии, и наиболее выражены в клетках злокачественных опухолей, начиная с самых ранних этапов онкогенеза. Существующие способы использования ВПС для анализа дифференциального метилирования ДНК доступны крайне ограниченному количеству исследовательских групп и не позволяют проводить тестирование значительных по объёму выборок образцов биологического материала. Кроме того, получаемые данные перегружены информацией о состоянии метилирования локусов генома, имеющих незначительный маркерный потенциал. В настоящее время актуальной является задача разработки экономичного, и, в то же время, эффективного метода скрининга дифференциального метилирования ДНК с использованием ВПС. Для оптимизации метода анализа метилирования бисульфитного секвенирования выборок локусов мы разработали компьютерную программу — ReMark, которая позволяет оценивать принадлежность сайтов узнавания эндонуклеаз рестрикции интересующим последовательностям. В результате проведённого анализа с использованием ReMark был выбран фермент, который позволяет сформировать библиотеку фрагментов генома человека с максимальным содержанием CpG-островков.

Nadezhda Terekhanova
Nadezhda Terekhanova, Georgii Bazykin, Alexey Kondrashov, Nicolai Mugue
Genome-wide patterns of divergence during adaptation to fresh water in threespine stickleback Gasterosteus aculeatus Download paper
Abstract: The genetic basis of repeated adaptation to freshwater habitat in threespine stickleback Gasterosteus aculeatus remains a challenge. Here, we use next-generation sequencing to explore this process on a genome-wide scale. We compared the gene pools of two marine samples of G. aculeatus from the White Sea with the samples from two old freshwater lakes near sea shores. We observed 5,687 "marker" SNPs at which the marine and the freshwater populations were substantially different, and designated the corresponding alleles as marine and freshwater, respectively. The genome of G. aculeatus contained 20 regions where the density of such SNPs was markedly elevated. Next, we studied the allelic composition of two freshwater populations of G. aculeatus that were artificially started in 1978 from equal numbers of marine and freshwater individuals and two freshwater populations of the modern origin. In most of the clusters of marker SNPs, we observe a shift of frequencies of freshwater alleles from 0.5 to 0.57 and 0.78 in two artificial populations and from ~0.1 to 0.37 and 0.63 in two natural populations.

Mikhail Trefilov
Mikhail Trefilov, Kamil Zigangirov
Построение системы связи с множественным доступом OFDMA на основе заплетенных сверточных кодов блокового типа Download paper
Abstract: В работе рассматривается применение заплетенных сверточных кодов блокового типа (ЗСКБТ) в системе связи с множественным доступом, использующей OFDMA. Параметры системы OFDMA подразумевают широкополосную передачу большого количества данных. Использовался Райсовский канал передачи данных с десятью лучами описанный в стандарте 3GPP TR 25.943 V6.0.0. Моделировалась передача данных от двух пользователей с идеальной синхронизацией по времени. Сравнивалась корректирующая способность ЗСКБТ, турбо-кода и кода с малой плотностью проверок (МПП код).

Fedor Tsarev
Anton Akhi, Alexey Sergushichev, Fedor Tsarev
Improved Maximum Likelihood Estimation of Distance between Contigs in Genome Scaffolding Problem Download paper
Abstract: DNA fragment assembly is an important problem in bioinformatics, where given a set of DNA reads one must reconstruct the initial DNA sequence. The process of DNA assembly is commonly divided into three steps: correcting errors in the initial DNA reads, contig assembly, which constructs relatively long DNA fragments and, finally, scaffold assembly, which aims to determine the correct order and orientation of contigs in the DNA sequence and distances between them. Scaffold assembly techniques use additional information in the form of mate-pair reads — pairs of DNA sequence reads with known distance estimations for each pair of reads. A major drawback in all modern scaffolding techniques is the low quality estimation of distance between contigs, which is commonly based on mean distance calculation. In this paper we propose improved algorithm based on maximum likelihood principle for estimating distance between contigs. The proposed approach was experimentally evaluated on the E. Coli genome consisting of 4.6 Mbp and synthetic mate-pair reads library generated with MetaSim using default Illumina error model.


up

U

Nikita Uchitelev
Nikita Uchitelev
Text Classification Using SVM Download paper
Abstract: Проводилась классификация большого числа текстов судебных решений арбитражных судов РФ по тематикам. Тематики были заранее известны, а обучающую и тестовую выборки составляли эксперты-юристы. Обсуждаются результаты классификации в зависимости от тематической окрашенности текстов, а также от размеров выборки и размерности пространства.


up

V

Dmitry Vatolin
Andrey Bolshakov, Alexey Fedorov, Dmitry Vatolin
Creating a gaze map database for the verification of the saliency model for video sequence Download paper
Abstract: Модели зрительного внимания, позволяющие выделять наиболее привлекательные детали изображения, являются важным источником информации для многих областей — от когнитивной психологии до технического зрения. Особый интерес представляет применение карт внимания для анализа видеоматериала различного рода: с их помощью можно оценить серьезность ошибок при компрессии видео или построении сцен для стереокинофильмов. Целью данной работы было создание базы данных для верификации модели внимания, имитирующей распределение плотности точек фиксации взора в процессе восприятия видеоматериалов. Для проведения адекватной верификации нами была создана база данных состоящая из записей движений глаз, полученных на многих испытуемых с использованием высокоскоростной и высокоточной системы бесконтактной регистрации перемещений взора. В процессе подготовки к данной работе нами также были созданы тестовые видеопоследовательности, которые в дальнейшем могут быть использованы в ходе построения иных моделей и для их последующего сравнения с верифицируемой. Итогом работы стала оценка соответствия испытываемой модели и созданной базы записей движений глаз, а также сама база записей движений глаз.

Svetlana Vinogradova
Ruslan Soldatov, Svetlana Vinogradova, Andrey Mironov
Identification of locally optimal structured motifs in genomes Download paper
Abstract: Молекулы РНК вовлечены в центральные процессы клетки. Многие функциональные РНК являются белок-некодирующими транскриптами (нкРНК) и участвуют в таких клеточных процессах, как сплайсинг, регуляция транскрипции и трансляции, импринтинг и т.д. Как правило, вторичная структура РНК имеет ключевое значение при взаимодействии с белками и другими молекулами РНК. Сложности экспериментальных подходов определения структуры РНК привели к возникновению широкого класса вычислительных методов. Один из подходов предполагает, что функциональные РНК структурированы или, по-другому, имеют термодинамически стабильную структуру. В данной работе предлагается метод по построению поверхности структурированности генома и выделения локально-оптимальных участков. Данный подход применен к анализу бактериальной регуляции. Метод реализован в виде программы на С.

Svetlana Vinogradova, Andrey Mironov
HOTAIR expression and its role in chromatin modification Download paper
Abstract: HOTAIR is a long non-coding RNA that plays important role in chromatin modifications and acts as a scaffold between polycomb complex PRC2 that methylates histone H3 on K27and second complex that demethylates histone H3 on K4. We studied expression of HOTAIR in different human tissues and its correlation with chromatin features across the genome.

Dmitry Vinogradov
Dmitry Vinogradov, Maria Logacheva
Fagopyrum tataricum under stress: differential gene expression Download paper
Abstract: Here we provide the results of differential expression analysis for five different types of stress conditions in Fagopyrum tataricum. These types include cold shock, heat shock, reduced illumination, excessive illumination, wounding. Our analysis was performed using two popular approaches simultaneously: comparing raw read counts and comparing normalized read counts (FPKMs). Resulting gene sets are enriched with biologically relevant GO categories.

Oksana Volchek
Vladislav Poritski, Oksana Volchek
Building a vector space model of meaning for Russian: A preliminary study Download paper
Abstract: Векторные модели семантики языковых единиц (VSM) известны компьютерным лингвистам уже более двух десятков лет, однако до настоящего времени их принято строить и оценивать преимущественно на материале английского языка. Мы обучаем векторные модели на двух небольших корпусах русскоязычных текстов (художественных и газетных) и оцениваем качество их предсказаний в задаче выбора пар синонимов. Лучший результат F = 0.76 был достигнут, когда семантические расстояния измерялись косинусом с PMI-взвешиванием при единичной ширине контекстного окна. Мера Йенсена-Шеннона, с помощью которой удалось добиться F = 0.71, допускает более радикальное снижение размерности, но несколько усложняет масштабирование объёма корпуса.


up

Y

Yury Yanovich
Yury Yanovich
Uniform tangent space estimation for manifolds Download paper
Abstract: Методы восстановления многообразий используются для решения многомерных задач машинного обучения. В последние годы был разработан ряд подходов, таких как изометрическое отображение (Isomap), локально-линейное вложение (LLE), для решения данной задачи. Однако, эти методы рассматривали снижение размерности поточечно,<br /> не учитывая локальных свойств многообразия. Алгоритмы выравнивания локальных тангенциальных пространств (LTSA) и спектральных вложений Грассмана-Штифеля (GSE) уже рассматривают точки многообразия не просто как элементы многомерного действительного пространства, а как точки с касательными к многообразию в этих точках подпространствами. В работе [Singer A. and Wu H.-T., 2011] доказана поточечная сходимость оценок касательных подпространств, построенных локальным методом главных компонент, к истинным значениям при размере выборки, стремящемся к бесконечности, и найдена скорость сходимости. В данной работе доказана равномерная сходимость таких оценок.

Rashid Yarullin
Igor Zabotin, Rashid Yarullin
A cutting algorithm for approximation of an epigraph without inclusion of embedding sets Download paper
Abstract: Предлагается алгоритм решения задачи минимизации выпуклой функции на выпуклом многограннике, относящийся к классу методов отсечений. Для построения итерационных точек в алгоритме используется операция частичного погружения надграфика целевой функции в аппроксимирующие его многогранные множества. Алгоритм характерен тем, что не требует вложения каждого из аппроксимирующих множеств в предыдущее. Такая особенность дает возможность периодического отбрасывания всех полученных в процессе решения дополнительных ограничений. Описываются свойства метода, обосновывается его сходимость.

Anastasia Yurgenson
Anastasia Yurgenson, Vladimir Shakhov, Olga Sokolova
Эффективный метод для генерации псевдо-случайных UDG-графов Download paper
Abstract: UDG-графы уже доказали свою полезность в качестве моделей для различных физических задач. Одно из главных применений UDG графов — моделирование беспроводных сенсорных сетей, где UDG граф представляет собой идеализированную сеть с множеством узлов. Узлы расположены в Евклидовой плоскости и, как предполагается, имеют одинаковые радиусы передачи данных. Они могут передавать друг другу информацию, если находятся в пределах взаимной дальности передачи сигнала. Т.к. UDG-графовая модель адекватно описывает такое поведение, то она стала стандартом для исследования ad hoc и сенсорных сетей. В работе предлагается генератор для моделирования случайных UDG-графов с наперед заданными свойствами.


up

Z

Igor Zabotin
Igor Zabotin, Rashid Yarullin
A cutting algorithm for approximation of an epigraph without inclusion of embedding sets Download paper
Abstract: Предлагается алгоритм решения задачи минимизации выпуклой функции на выпуклом многограннике, относящийся к классу методов отсечений. Для построения итерационных точек в алгоритме используется операция частичного погружения надграфика целевой функции в аппроксимирующие его многогранные множества. Алгоритм характерен тем, что не требует вложения каждого из аппроксимирующих множеств в предыдущее. Такая особенность дает возможность периодического отбрасывания всех полученных в процессе решения дополнительных ограничений. Описываются свойства метода, обосновывается его сходимость.

Ilya Zharov
Ilya Zharov
Substitution Correlation in Sequences of Transcriptional Regulators of Heavy Metal Resistance Genes and Their Binding Sites Download paper
Abstract: Среди прочих в семейство бактериальных транскрипционных факторов MerR входят белки, активирующие транскрипцию генов устойчивости к тяжелым металлам: меди, ртути, свинцу, кадмию, цинку, золоту. Некоторые из них (MerR, HmrR, CueR, ZntR, CadR, PbrR, GolS) ранее были изучены экспериментально в ряде бактерий. Эти белки и их гомологи образуют единую группу в семействе MerR. Их сайты связывания также сходны между собой. В данной работе идентифицированы транскрипционные факторы подсемейств устойчивости к тяжелым металлам, найдены их сайты связывания. Проведен анализ корреляций замен в последовательностях ДНК-связывающих WHTH-доменах этих белков и их сайтах связывания. Он показал, что аминокислотные остатки, подверженные наиболее коррелированным заменам, расположены в альфа2-спирали исследованных транскрипционных факторов. Она проникает в большую бороздку ДНК и отвечает за специфичность связывания.

Igor Zhilin
Igor Zhilin, Fedor Ivanov, Victor Zyablov
Vectorization of computations for decoding non-binary low density parity-check codes Download paper
Abstract: Предложена модификация алгоритма декодирования q-ary Sum Product Algorithm (Q-SPA) для недвоичных кодов с малой плотностью проверок на четность, основанных на матрицах перестановок. Вычисления, используемые при декодировании такого класса кодов, могут быть естественным образом распараллелены, и таким образом представленный в работе алгоритм имеет векторную реализацию, работая не с отдельными символами над полем GF(q), а с векторами, заданными над этим полем.

Igor Zhilin, Fedor Ivanov, Pavel Rybin, Victor Zyablov
GEL codes based on binary LDPC codes Download paper
Abstract: В работе предлагается конструкция двоичного кода с обобщённой локализацией ошибок, где в качестве внешних кодов используются коды с малой плотностью проверок, основанные на системах троек Штейнера. Описываются алгоритмы кодирование и декодирования предложенной конструкции.

Ekaterina Zhuravleva
Ekaterina Zhuravleva, Elena Stavrovskaya, Alexander Favorov, Andrey Mironov
Inter-tissue сomparison of various genomic histone modification epimarks Download paper
Abstract: Модификация гистонов является одним из механизмов управления экспрессией генов в клетках различного типа и играет важную роль в клеточной дифференцировке. Наличие одновременно нескольких модификаций позволяет более тонко регулировать работу генов. Поэтому сравнительный анализ модификаций гистонов на уровне тканей является важной задачей эпигенетики. В данной работе исследованы зависимости между разметками модификаций гистонов - H3k4me1, H3k4me2, H3k27ac, H3k36me3, H3k79me2, H3k9ac, H3k4me3, H3k27me3, H4k20me1 в тканях человека. С помощью функций пакета GenometriCorr были посчитаны корреляционные статистики для каждой пары разметок одной и той же модификации из разных тканей. Анализ корреляций показал, что клеточные типы, обладающие сходными морфологией и функциями, наиболее близки друг к другу по профилям модификаций гистонов. В то же время не было выявлено кластеризации тканей по общности происхождения и развитию в онтогенезе из экто-, эндо- или мезодермы. Для эмбриональных стволовых клеток человека показано сходство по профилям различных модификаций с разными типами тканей. Предположительно это объясняется тем, что большая часть модификаций гистонов, наблюдаемых в дифференцированной клетке, приобретаются ею на конечных стадиях дифференцировки.

Dmitry Zhvanskiy
Dmitry Zhvanskiy, Viktor Selionov, Irina Solopova, Alexander Grishin
The dependence of the interaction between the generators of upper and lower limbs on the motor task and the spatial movement organization in healthy subjects Download paper
Abstract: Ранее на здоровых испытуемых была показана специфика активации межконечностных нейронных связей при совершении ритмических движений ногами раздельно или совместно с движениями рук в положении лежа при движениях рук в вертикальной плоскости. В данной работе исследовали взаимовлияния верхних и нижних конечностей при выполнении двигательных задач, когда сочетанные и раздельные движения четырех конечностей осуществлялись при движениях рук в горизонтальной плоскости. У 9 здоровых испытуемых исследовали общую картину распределения мышечной активности при выполнении активных циклических движений рук совместно с шагательными движениями ног и без них с разными сочетаниями движений. При совместных движениях рук и ног активность в мышцах-флексорах и мышцах-экстензорах значимо различалась для синфазных и для противофазных движений. Диагональные синергии между нижними и верхними конечностями оказывали более сильное воздействие на активацию межнейронных связей центральных генераторов локомоторной ритмики. Используемые в исследовании двигательные парадигмы активировали внутриспинальные нейронные связи, степень взаимодействия которых зависела от используемых двигательных синергий, и была наибольшей при совместных движениях рук и ног с диагональным паттерном движений верхних и нижних конечностей.

Kamil Zigangirov
Mikhail Trefilov, Kamil Zigangirov
Построение системы связи с множественным доступом OFDMA на основе заплетенных сверточных кодов блокового типа Download paper
Abstract: В работе рассматривается применение заплетенных сверточных кодов блокового типа (ЗСКБТ) в системе связи с множественным доступом, использующей OFDMA. Параметры системы OFDMA подразумевают широкополосную передачу большого количества данных. Использовался Райсовский канал передачи данных с десятью лучами описанный в стандарте 3GPP TR 25.943 V6.0.0. Моделировалась передача данных от двух пользователей с идеальной синхронизацией по времени. Сравнивалась корректирующая способность ЗСКБТ, турбо-кода и кода с малой плотностью проверок (МПП код).

Oleg Zverkov
Oleg Zverkov, Alexandr Seliverstov, Vassily Lyubetsky
Elaboration of the Homologous Plastid-Encoded Protein Families that Separate Paralogs in Magnoliophytes Download paper
Abstract: Разделение белков по семействам, разделяющим паралоги, позволяет уточнять аннотации белков и выполнять поиск семейства по его филогенетическому профилю, который определяется разбиением множества видов на три части. Части задают присутствие/отсутствие белка, а также случай неопределённости в этом отношении. Другое применение — поиск белков, уникальных для узкой таксономической группы («подписей»). Нами разработан алгоритм, формирующий такие семейства. Он применён к разным множествам белков. В том числе, к белкам, кодируемым в пластомах 186-ти видов цветковых растений. Полученная в этом случае база данных с возможностью поиска семейства по его филогенетическому профилю доступна по адресу http://lab6.iitp.ru/ppc/magnoliophyta/. Также алгоритм применён для разделения (кластеризации) белков, кодируемых в митохондриях 66-ти видов таксономической группы зелёных растений (Viridiplantae); соответствующая база данных: http://lab6.iitp.ru/mpc/viridiplantae/. На этой основе получены биологические результаты. Например, в митохондриях винограда (Vitis vinifera) найдены уникальные для них белки, которые в то же время типичны для пластид, что позволяет предсказать горизонтальный перенос из пластид в митохондрии.

Victor Zyablov
Igor Zhilin, Fedor Ivanov, Victor Zyablov
Vectorization of computations for decoding non-binary low density parity-check codes Download paper
Abstract: Предложена модификация алгоритма декодирования q-ary Sum Product Algorithm (Q-SPA) для недвоичных кодов с малой плотностью проверок на четность, основанных на матрицах перестановок. Вычисления, используемые при декодировании такого класса кодов, могут быть естественным образом распараллелены, и таким образом представленный в работе алгоритм имеет векторную реализацию, работая не с отдельными символами над полем GF(q), а с векторами, заданными над этим полем.

Pavel Rybin, Victor Zyablov
Error exponents of some code constructions with low-complexity decoding. Download paper
Abstract: В работе рассмотрены специальная конструкция обобщенного кода с малой плотностью проверок (МПП-кода) и конструкция каскадного кода с внешним МПП-кодом. Проведено сравнение нижних оценок на экспоненту вероятности ошибочного декодирования рассматриваемых конструкций по соответствующим алгоритмам малой сложности. Предложена модификация алгоритма декодирования МПП-кода со специальной конструкцией. Для модифицированного алгоритма получена оценка снизу на экспоненту вероятности ошибочного декодирования. В заключении приведен сравнительный анализ численных значений рассматриваемых оценок на экспоненту вероятности ошибочного декодирования.

Fedor Ivanov, Victor Zyablov
Codes with low-density parity-check code based on the Steiner triples permutation matrices Download paper
Abstract: В работе предложен алгоритм построения проверочных матриц регулярных кодов с малой плотностью проверок на четность, основанных на матрицах перестановок и системах троек Штейнера S(v,3,2) для v=2^m-1. Для полученных кодовых конструкций приведены оценки на скорость, минимальное кодовое расстояние, а так же на минимальную длину цикла в проверочной матрице. Представлены результаты моделирования предложенных кодовых конструкций для итеративного алгоритма декодирования "распространения доверия" (Sum-Product) при передаче кодового слова с помощью двоичной фазовой манипуляции по каналу с аддитивным белым гауссовским шумом.

Igor Zhilin, Fedor Ivanov, Pavel Rybin, Victor Zyablov
GEL codes based on binary LDPC codes Download paper
Abstract: В работе предлагается конструкция двоичного кода с обобщённой локализацией ошибок, где в качестве внешних кодов используются коды с малой плотностью проверок, основанные на системах троек Штейнера. Описываются алгоритмы кодирование и декодирования предложенной конструкции.

Konstantin Kondrashov, Victor Zyablov
Error Correction Performance of Unit-Memory LDPC codes Download paper
Abstract: Проводится исследование корректирующих свойств сверточных кодов с (частично) единичной памятью, построенных на основе блоковых кодов с малой плотностью проверок,при декодировании итеративным алгоритмом "распространения доверия".


up