Docenti

Prof. Mauro Ceccanti, Dip. Medicina Clinica, "La Sapienza"

Prof. Alberto Paoluzzi, Dip. Informatica e Automazione, Roma Tre

Obiettivi

Il corso intende introdurre lo studente della laurea magistrale in Bioingegneria ai principali concetti, metodi e tecniche della bioinformatica ed in particolare della bioinformatica strutturale, ovvero del settore della bioinformatica relativo alla analisi e predizione della struttura tridimensionale delle macromolecole biologiche come le proteine e gli acidi nucleici. Il corso focalizza in particolare sulla struttura secondaria e terziaria e su come le alterazioni strutturali influenzino le funzioni. Tale soggetto è di grande importanza perchè le macromolecole determinano tutte le funzioni delle cellule, ed è solo assumendo adeguate forme 3D che proteine e componenti subcellulari possono esercitare le loro funzioni. L’insegnamento si caratterizza globalmente come una introduzione alla biologia strutturale computazionale.

(Molecular) bio – informatics: bioinformatics is conceptualising biology in terms of molecules (in the sense of physical chemistry) and applying "informatics techniques" (derived from disciplines such as applied maths, computer science and statistics) to understand and organise the information associated with these molecules, on a large scale. In short, bioinformatics is a management information system for molecular biology and has many practical applications. (Oxford English Dictionary, 2001)

Materiali didattici ed esercitazioni

Il materiale didattico relativo e' contenuto negli archivi:

Programma del corso

Introduzione

Bioinformatica e bioinformatica strutturale; struttura delle proteine, del DNA e dello RNA.

Tecniche di indagine a scala atomica (cristallografia, NMR, spettroscopia laser, crio-microscopia elettronica (cryo-EM)); tecniche e strumenti di modellazione e visualizzazione molecolare computerizzata

Rappresentazioni e Database

Formato PDB; database degli acidi nucleici; altri database; confronti strutturali e allineamenti; validazioni strutturali; database strutturali; strumenti web per proteomica e genomica

Struttura e funzione

La sintesi delle proteine e dei principali componenti dell’uomo. La cellula normale e quelle specializzate (organi di senso, neuroni, cellule immunitarie, ecc.). Recettori e neurotrasmettitori cerebrali.

Struttura secondaria e terziaria; identificazione dei domini strutturali nelle proteine; inferenza delle funzioni dalla struttura delle proteine. Interazioni proteiche, predizione delle funzioni da informazioni evoluzionarie; interazioni elettrostatiche

Predizioni strutturali e progetto di farmaci

Modellazione omologica; riconoscimento dei folding; metodi ab-inizio. Docking e progetto dei ligandi; struttura delle proteine e progetto di farmaci; CADD: computer-aided drug design

Testi e Modalità di esame

  • Arthur M. Lesk, "Introduction to Bioinformatics", Oxford University Press, 3rd ed., 2008.

  • Philip E. Bourne, Helge Weissig, "Structural Bioinformatics", John Wiley & Sons, 2nd. ed., 2009.

  • 6 crediti: 40 ore di lezioni, 20 ore di esercitazioni.

  • Esame: (1) progetto; (2) discussione orale del progetto.