Il corso ha l'obiettivo di fornire informazioni e strumenti per risolvere i problemi più classici della Biochimica computazionale e della bioinformatica quali la consultazione delle banche reperibili sul web, l'allineamento delle sequenze, l'evoluzione molecolare, l'identificazione e la ricerca di pattern funzionali, la predizione della struttura proteica e capacità basilari per analizzare i genomi e decifrare l'informazione in essi contenuta. Il corso si prefigge di far familiarizzare lo studente con le soluzioni informatiche correntemente usate valutandone potenzialità e limiti partendo da problemi biologici.

Il Corso affronterà a veri livelli i seguenti argomenti

Concetti e principi della biochimica computazionale e della bioinformatica
I dati   
L’era post-genomica
Le banche dati di acidi nucleici
Le banche dati di proteine
Le banche dati di struttura
Le banche dati derivate
L’integrazione delle banche dati
La qualità dei dati
La rappresentazione dei dati
L’architettura delle proteine
 
L’analisi di sequenze genomiche: Concetti e principi 
Il sequenziamento di un genoma 
La ricerca dei geni
Metodi statistici per la ricerca di geni
Matrici di punteggio sito-specifiche 
Le reti neurali artificiali
Markov Model e Hidden Markov Model 
La genomica comparata 
 
L’evoluzione delle proteine: Concetti e principi
L’evoluzione molecolare 
Allineamento di due sequenze simili 
Matrici di similarità 
Le matrici PAM 
Le matrici BLOSUM 
La penalizzazione di inserzioni e delezioni 
L’algoritmo di allineamento 
Allineamenti multipli 
Aggiungere sequenze a un allineamento preesistente 
Alberi filogenetici 
 
La ricerca in banche dati per similarità: Concetti e principi 
I metodi  FASTA  e BLAST 
Ricerche con profili: PSI-BLAST 
 
L’analisi di una sequenza amminoacidica: Concetti e principi
Ricerca di pattern di sequenza 

La predizione della struttura tridimensionale di una proteina : Concetti e principi 
L’esperimento CASP 
La struttura secondaria
La predizione di struttura secondaria
La predizione di contatti a lungo raggio
La predizione di complessi molecolari: il docking 
Gli stadi della procedura di modelling per omologia 
Selezione della proteina templato

Allineamento di sequenze e sua affidabilità 
I loop 
Modelling delle catene laterali 
Ottimizzazione del modello 
Accuratezza di un modello per omologia 
Modelli costruiti manualmente e automaticamente 
I metodi di riconoscimento di fold
I metodi basati su profili 
Metodi di threading
La libreria di fold 
 
Calcoli energetici
La valutazione dell’energia di una proteina 
La minimizzazione dell’energia
La dinamica molecolare 
Il Metodo Monte Carlo 
Gli algoritmi genetici 
Metodologie combinate 
La trascrittomica 
La proteomica 
La genomica strutturale 
La farmacogenomica 
 

Gli studenti dovranno acquisire le seguenti capacità:

1- conoscere e discutere gli argomenti trattati a lezione

2- dimostrare di sapere risolvere problemi inerenti alla ricerca dei dati biologici dalle principali banche dati biologiche e saper impostare esperimenti di biologia molecolare in funzione dei dati acquisiti

3- saper ricercare la letteratura recente su argomenti medico/biologici e incrociarla con i dati delle banchedati biologiche 

4- presentare alla prova orale gli argomenti del corso attraverso l'elaborato scritto (tesina) dove viene simulata una ricerca di biochimica computazionale scelta dallo studente

Il materiale didattico predisposto dalla/dal docente in aggiunta ai testi consigliati (come ad esempio diapositive, dispense, esercizi, bibliografia) e le comunicazioni della/del docente specifiche per l'insegnamento sono reperibili all'interno della piattaforma Moodle › blended.uniurb.it

Il corso prevede esercitazioni in aula con PC  sia per il reperimento di dati biologici sia per l'utilizzo di programmi che permettono allineamento delle sequenze nucleotidiche e aminoacidiche, scelta primers di amplificazione, analisi delle strutture proteiche.     

Modalità didattiche

Lezioni frontali e esercitazioni con PC

Testi di studio

BIOINFORMATICA -Dalla sequenza alla struttura delle proteine - S.Pascarella e A.Paiardini - Zanichelli

Modalità di
accertamento

Prova orale accompagnata da un elaborato (tesina) dove viene simulata una ricerca nella quale buona parte degli  argomenti del corso verranno affrontati da un punto di vista pratico   

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.

Testi di studio

BIOINFORMATICA -Dalla sequenza alla struttura delle proteine - S.Pascarella e A.Paiardini - Zanichelli

Modalità di
accertamento

Prova orale accompagnata da un elaborato (tesina) dove viene simulata una ricerca nella quale buona parte degli  argomenti del corso verranno affrontati da un punto di vista pratico   

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.