Master's Thesis

Processing and analysis of bacterial methylomes using nanopore sequencing

Final Thesis 16.63 MB Appendix 19.65 kB

Author of thesis: Ing. Michaela Zbudilová

Acad. year: 2024/2025

Supervisor: Ing. Markéta Jakubíčková, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jana Musilová, Ph.D.

Abstract:

This master´s thesis focuses on the analysis of bacterial methylomes from nanopore sequencing data. The aim was to conduct a literature review introducing readers to DNA methylation, sequencing techniques with an emphasis on Oxford Nanopore sequencing, and tools, algorithms, and data formats for methylation detection. In the practical part, input samples were assembled and annotated and the pipeline for methylation detection was desgined and implemented using both specific and universal references. These procedures were applied to ten samples of the bacterium Klebsiella pneumoniae.

Keywords:

DNA methylation, bacterial metylome, nanopore sequencing, methylation detection, genome assembly and annotation, reference genomes

Date of defence

16.06.2025

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Studentka prezentovala výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Doc. Sedlář položil otázku: Jak je počítána Jaccardova vzdálenost? Ing. Vičar položil otázku: Je prováděna výsledná normalizace genů? Proč se sekvenční běh spouští dvakrát? Jaký je mezi nimi rozdíl? Studentka obhájila diplomovou práci a odpověděla na otázky členů komise a oponenta.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Biomedical Engineering and Bioinformatics (MPC-BTB)

Composition of Committee

doc. Mgr. Ctirad Hofr, Ph.D. (předseda)
doc. Mgr. Ing. Karel Sedlář, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jiří Chmelík, Ph.D. (člen)
Ing. Tomáš Vičar, Ph.D. (člen)
Ing. Andrea Němcová, Ph.D. (člen)
Ing. Jana Musilová, Ph.D. (člen)

Studentka Michaela Zbudilová ve své diplomové práci navrhla postup pro zpracování a analýzu bakteriálních metylačních dat. Práce obsahuje od úvodu po závěr 54 stran a odkazuje se na 59 relevantních zahraničních zdrojů. Formálně je práce na výborné úrovni, pouze tabulka 5.4 přetéká přes okraj stránky. Teoretická část je obsáhlá a poskytuje čtenáři ucelený vhled do problematiky.
V praktické části studentka navrhla a implementovala postup pro zpracování metylačních dat dvěma různými způsoby – s využitím univerzální referenční sekvence a specifických referencí. V rámci práce otestovala různé parametry detekce metylací (použitý model, kvalita čtení) a navrhla několik přístupů k vyhodnocení dat, jak na základě pozic metylací, tak podle jejich výskytu v genech. Jako drobnou slabinu vidím, že v práci chybí propojení metylačních vzorců s genetickou příbuzností analyzovaných kmenů (například podle sekvenčního typu), což by mohlo přinést hlubší biologickou interpretaci výsledků.
Pro vyhodnocení metylačních dat u bakteriálních populací zatím není ustálený univerzální postup. Navržené možnosti analýzy tak představují cenný přínos v této oblasti, o čemž svědčí i to, že studentce byl na toto téma přijat konferenční příspěvek, který bude prezentován na mezinárodní konferenci ICBES 2025 v Paříži.
Studentka na práci během semestru aktivně pracovala, na konzultace chodila připravená a s věcnými dotazy. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji stupněm A/95 bodů. Points proposed by supervisor: 95

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jana Musilová, Ph.D.

Teoretická část je velmi pečlivě zpracována, svědčí o důkladném nastudování problematiky a obsahuje veškeré potřebné informace pro uvedení čtenáře do tématu.
Stejná kvalita je patrná i v popisu praktické části, která přehledně a detailně popisuje všechny kroky postupu.
Zvláště oceňuji schéma (Obr. 5.1), které napomáhá lepší orientaci v textu.

Samotné řešení v praktické části je logicky strukturováno a jednotlivé kroky na sebe smysluplně navazují.
Výběr použitých metod a nástrojů hodnotím jako velmi vhodný, a to jak z hlediska jejich relevance, tak aktuálnosti.
Diskuze výsledků v kapitole 6 je kvalitní a věnuje se výhodám i nevýhodám jednotlivých přístupů.
Kapitola 7 přináší rozsáhlou analýzu s využitím množství metod; v této části bych však uvítala i stručnou diskuzi nad dosaženými výsledky, nejen jejich popis.

Po formální stránce hodnotím práci taktéž jako výbornou.
Drobnou výtku mám k práci s literaturou – přestože je využito dostatek kvalitních zdrojů, odkazy jsou vedeny na celé odstavce místo jednotlivých tvrzení.

Celkově práci hodnotím jako výbornou.
Zadání, které považuji za náročné, bylo splněno nad rámec požadovaných standardů pro diplomové práce. Navrhuji hodnocení A / 94 bodů. Points proposed by reviewer: 94

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová