Bioinformatyka 1200-2BLOK6-BIOW4

Celem wykładu jest przekrojowe zapoznanie słuchaczy z metodami bioinformatyki operującymi na sekwencjach i strukturach biomolekuł. Najważniejsze będą podstawowe zasady bioinformatyki a także najczęściej wykorzystywane bazy danych i oprogramowanie.

1) Wprowadzenie.
Czym jest bioinformatyka? Jej rola w biologii, medycynie, farmakologii, biotechnologii i projektowaniu leków. Pojęcia: homolog, analog, paralog i ortolog. Znaczenie homologii w bioinformatyce

2) Bioinformatyczne bazy danych
Bazy GenBank, SwissProt, PDB, PFAM i inne; sekwencje, struktury, anotacje. Kwestie kompletności, nadmiarowości i poprawności zgromadzonych danych. Podstawowe formaty danych (PDB, FASTA). Wizualizacja struktur (program PyMol)

3) Optymalne uliniowienie pary sekwencji
Złożoność obliczeniowa uliniowienia. Porównanie uliniowienia lokalnego i globalnego. Problem oceny wiarygodności uliniowienia i stosowane parametry (score, podobieństwo sekwencji, z-score e-value). Ocena przerw w uliniowieniu, macierze podstawień (podobieństwa).

4) Heurystyczne metody uliniowienia sekwencji i przeszukiwania baz danych: FASTA oraz BLAST

5) Uliniowienie wielu sekwencji (MSA - multiple sequence alignments)
Złożoność obliczeniowa problemu i wybrane przykładowe algorytmy. Programy CLUSTAL, mafft, muscle. Drzewa filogenetyczne Bazy danych PROSITE, PFam. Profile sekwencyjne

6) Analiza i porównywanie struktur przestrzennych białek.
Optymalne nałożenie struktur. Pojęcie średniej kwadratowej różnicy współrzędnych struktur. Przewidywanie struktury II-rzędowej białek. Klasyfikacja DSSP struktury II-rzędowej. Inne definicje struktury II-rzędowej. Programy PHD i PsiPRED.

7) Przewidywanie struktury i funkcji białek
Rożne koncepcje przewlekania. Serwery i metaserwery. Modelowanie porównawcze, przewlekanie (uliniowienie sekwencyjno - strukturalne) oraz metody de novo. Programy Rosetta, SWISS-MODEL i MODELLER. Dokowanie ligandów. Wykorzystanie modelowania w projektowaniu leków