LA LAUREA MAGISTRALE IN BIOINFORMATICA
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LA LAUREA MAGISTRALE
IN BIOINFORMATICA
Università degli studi di Milano-Bicocca
Facoltà di Scienze MFN
Che cos'è la BIOINFORMATICA?
Il termine BIOINFORMATICS è stato inventato da P. Hogeweg nel 1978
La BIOINFORMATICA è una applicazione della INFORMATION TECHNOLOGY al campo della BIOLOGIA.
Il primo scopo della bioinformatica è CONTRIBUIRE AD AUMENTARE IL LIVELLO DI CONOSCENZA DEI SISTEMI BIOLOGICI
Un altro scopo è quello di far progredire tutte le metodologie caratteristiche della bioinformatica stessa.
* SEQUENCE ANALYSIS * GENE FINDING * GENOME ASSEMBLY * PROTEIN STRUCTURE PREDICTION* PROTEIN-LIGAND INTERACTION* ANALYSIS OF GENE EXPRESSION * MODELLING OF METABOLIC NETWORKS* MODELLING OF EVOLUTION* SYSTEMS BIOLOGY
La Bioinformatica si occupa di
Nei primi anni della bioinformatica i temi distudio erano essenzialmente quelli in 1-4(analisi di sequenze)
Gli sviluppi successivi e le espansioni dellabioinformatica a settori diversificati sonodovuti essenzialmente ai seguenti fattori
i) Aumento delle potenze di calcolo (in trent'anni di almeno TRE ordini di grandezza)
ii) Sviluppo delle metodologie numeriche e degli algoritmi per studiare sistemi complessi
iii) Sviluppo della teoria dei sistemi
Allo sviluppo della BIOINFORMATICA concorrono le discipline
Informatica Biologia Molecolare Biochimica Genetica Chimica Fisica Matematica
Proprio per il carattere INTERDISCIPLINARE della BIOINFORMATICA e’ importante che laureati in diverse discipline scientifiche abbiano accesso alla LAUREA MAGISTRALE
La laurea magistrale è stata modificata proprio a tale scopo, per l'anno accademico 2009-2010
Sedi italiane : Milano-Bicocca, Bologna, Roma (Tor Vergata)
Comparazione di sequenze proteiche. Comparazione di sequenze proteiche. Evoluzione molecolare e funzioneEvoluzione molecolare e funzione
Primary sequence Primary sequence (PE and (PE and SE, SE, ~ 210-250 aa~ 210-250 aa ): 68.2% ): 68.2%
identityidentity
76 amino acidic 76 amino acidic substitutionssubstitutions (45 completely (45 completely
unrelated aa).unrelated aa).
Maiale VVGGTEAQRNSWPSQISLQYRSGSSWAHTCGGTLIRQNWVMTAAHCVDRELTFRVVVGEHBovina VVGGTAVSKNSWPSQISLQYKSGSSWYHTCGGTLIKQKWVMTAAHCVDSQMTFRVVLGDHMerluzzoB VVGGEDVRVHSWPWQASLQYKSGNSFYHTCGGTLIAPQWVMTAAHCIGSR-TYRVLLGKHSalmone VVGGRVAQPNSWPWQISLQYKSGSSYYHTCGGSLIRQGWVMTAAHCVDSARTWRVVLGEH **.* . ::** * *** .. : *.***:*: **:*****:. :** :* * Maiale NLNQ-NNGTEQYVGVQKIVVHPYWNTDDVAAGYDIALLRLAQSVTLNSYVQLGVLPRAGTBovina NLSQ-NDGTEQYISVQKIVVHPSWNSNNVAAGYDIAVLRLAQSATLNSYVQLGVLPQSGTMerluzzoB NMQDYNEAGSLAISPAKIIVHEKWD—-SSRIRNDIALIKLASPVDVSAIITPACVPDAEVSalmone NLNT-NEGKEQIMTVNSVFIHSGWNSDDVAGGYDIALLRLNTQASLNSAVQLAALPPSNQ .: : .:.:* *: *:*:::: . . : . :* Maiale ILANNSPCYITGWGLTRTNGQLAQTLQQAYLPTVDYAICSSSSYWGSTVKNSMVCAGGDGBovina ILANNTPCYITGWGRTKTNGQLAQTLQQAYLPSVDYATCSSSSYWGSTVKTTMVCAGGDGMerluzzoB LLANGAPCYVTGWGRLWTGGPIADALQQALLPVVDHAHCSRYDWWGSLVTTSMVCAGGDGSalmone ILPNNNPCYITGWGKTSTGGPLSDSLKQAWLPSVDHATCSSSGWWGSTVKTTMVCAGG-G :*.. **:**** *.* . *:*. : .: ** :*** : . *:*.** *
Predizione della struttura 3D delle proteine con tecniche di homology modelling
Templati utilizzati per la generazione del modello
Modello per omologia
Analisi della struttura delle proteine Analisi della struttura delle proteine (relazioni tra struttura e funzione)(relazioni tra struttura e funzione)
Secondary Structure (SS) Secondary Structure (SS) contentcontent
Solvent accessible Solvent accessible surfacesurface
Individuazione dei siti recettoriali
Individuazione di cavità e probabili siti di legame
• Le sfere evidenziano delle cavità nella proteina, inoltre ci forniscono informazioni sulle caratteristiche di idrofobicità e idrofilia del ligando
Sito principale
Siti secondari
Molecular modelling, MM, MD,
site_finder
In silico ADMEIn silico ADMEMOOMOO
Library generation, QM, 350 Molecular Descriptors,
Docking
106 compounds106 compounds
102 compounds potentilally
LEADS
102 compounds potentilally
LEADS
Docking
I network proteici possiedono delle proprietà computazionali, che derivano dal fatto che le proteine sono parte di “moduli” la cui funzione dipende dallastruttura della proteina e dalla topologia del network in cui e’ coinvolta
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Problemi:• network molto complicati dove e’ difficile individuare moduli• network solo parzialmente noti
Bioinformatica
Reti regolatorie e reti metaboliche
Reti regolatorie e reti metaboliche
Reti regolatorie e reti metaboliche