Bioinformatyka 1200-BIOINF-OG

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.

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)

3) Wizualizacja struktur (programy PyMol, VMD) i sekwencji (JalView)

4) 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).

5) Homologia i rodziny białek
Pojęcia homolog, analog, paralog i ortolog. Znaczenie homologii w bioinformatyce

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

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

8) Profile sekwencyjne i ich znaczenie.
Ukryte modele Markova (HMM). Programy PsiBlast, HMMER, HH-Search. Uliniowienie profili sekwencyjnych (przewlekanie jednowymiarowe)

9) 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.

10) 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