Visualizing the Spatio-Temporal Complexity of Biomolecular Data

Mgr. Pavol Ulbrich

Advanced ('rigorózní') thesis

Abstract:

V snahe porozumieť chovaniu molukúl, ich vlastnostiam a reakciám, značná časť výskumu sa venuje vývoju metód na ich skúmanie a analýzu. Táto práca sa zameriava na návrh vizuálnych reprezentácií podporujúcich tieto existujúce metódy a umožňujúcich odborníkom v oblasti skúmať zložité molekulárne datasety údajov a vzťahy medzi nimi. Po rozdelení problému molekulárneho prieskumu na tri podproblémy (zložité štruktúry, veľké súbory údajov, dlhé simulácie) sme porovnali najmodernejšie metódy na skúmanie molekulárnych, najmä proteínových, štruktúr. Tieto metódy môžu byť použité pri ďalšom porozumení zložitých molekulárnych javov a odhalení prostriedkov pre mnoho biochemických objavov. Na záver sú rozobrané moje príspevky k uvedeným podproblémom, ktorých výsledkom je možné zlúčenie týchto podproblémov a navrhnutie riešení pre ich spojenie, ktoré bude tvoriť podstatnú časť mojej budúcej výskumnej práce.

Abstract:

In an endeavour to understand molecules' behaviour, properties, and reactions, a significant amount of research is being put into developing various methods for their exploration and analysis. This thesis focuses on designing visual representations supporting these existing methods and enabling the domain experts to explore complex datasets and their relationships. Having split the molecular exploration problem into three subproblems (complex structures, large datasets, long simulations), the state-of-the-art methods for the exploration of molecular, particularly protein structures, are compared. These methods can be used in further understanding of complex molecular phenomena, revealing the means for many biochemical discoveries. Lastly, my contributions to the mentioned subproblems are discussed, resulting in possible merge of these subproblems and designing solutions for their union, which will form a substantial part of my future research work.

Keywords

protein, molecule, visualization, protein visualization, molecular visualization, virtual screening, dimensionality reduction, visual exploration, visual analisys

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 11. 3. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 8. 6. 2021
• Reader: doc. RNDr. Radka Svobodová, Ph.D., Jun.-Prof. Dr. Michael Krone

Masaryk University

Faculty of Informatics

Advanced ('rigorózní řízení') programme / field:
Visual informatics / Visual informatics