ITALIANO

Si richiede la conoscenza approfondita di Matematica, Fisica, Chimica Biologica e Biologia molecolare mentre è richiesto un livello base d’informatica.

Sono previste sia lezioni teoriche (4 CFU, 36 ore) che esercitazioni pratiche al computer svolte (2 CFU, 16 ore).

Il modulo di Bioinformatica strutturale si propone di fornire agli studenti gli strumenti per comprendere in modo approfondito le tecniche di bioinformatica strutturale volte alla predizione della struttura tridimensionale degli acidi nucleici e delle proteine.
Inoltre, durante il corso sarà esplorata la struttura (architettura) delle macchine da calcolo al fine di fornire le nozioni fondamentali all’utilizzo di sistemi di calcolo ad alte prestazioni.

Attraverso le conoscenze acquisite lo studente sarà in grado di applicare diversi algoritmi di predizione della struttura 2D e 3D di acidi nucleici e proteine e costruire un sistema simulativo di docking. Inoltre, l’applicazione delle tecniche simulative sarà principalmente focalizzata sulle interazioni tra le macromolecole biologiche con lo scopo di predire l’energia d’interazione.

Il corso ha anche come obiettivo quello di sviluppare negli studenti la capacità di comprendere la letteratura scientifica con senso critico al fine di accrescere le competenze scientifiche non solo in ambito biologico ma anche dell’ambito della fisica e dell’informatica.

Lezioni frontali:

-La Bioinformatica: Cenni Storici e Applicazioni Recenti
-Struttura delle Proteine e degli Acidi Nucleici
-Il Ripiegamento (Folding) delle Proteine
-Struttura di un Calcolatore: CPU, GPU, Scheda Madre, Memorie, Bus
-Ciclo Fectch-Execute
-Operatori Booleani
-Struttura dei Cluster di Calcolo ad Alte Prestazioni (HPC)
-Cenni sul Sistema Operativo UNIX/LINUX
-La Shell di LINUX
-Reti Neurali e le loro applicazioni in campo biologico
-La Modellazione per Omologia (Homology Modelling)
-Predizione della struttura delle proteine e del RNA
-Algoritmi di Allineamento Strutturale
-Algoritmi di Minimizzazione dell’Energia delle strutture molecolari
-Visualizzazione delle strutture macromolecolari al calcolatore
-Il Docking Molecolare: Protein-Ligand e Protein-Protein
-La Dinamica Molecolare

Esercitazioni:

-Utilizzo del Software HHPred per la modellazione delle strutture delle proteine
-Utilizzo dei Software Alphafold - Rosetta
-Utilizzo di programmi di visualizzazione molecolare: UCSF Chimera, Pymol e VMD
-Analisi di una traiettoria di dinamica molecolare
-Utilizzo del software HADDOCK per il Protein-Protein Docking