Bioinformatica

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Bioinformatica

• Prof. Mauro Fasano
• Dipartimento di Scienze Teoriche e Applicate
• Divisione di Ricerca Biomedica
• via Luciano Manara 7, 21052 Busto Arsizio (VA)
• tel. [phone] e.mail mauro.fasano_at_uninsubria
  .it
• pagina web http//busto.dipbsf.uninsubria.it/cns/
  fasano

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(No Transcript)
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Argomenti del corso

• Introduzione alla Bioinformatica
• Banche dati Biologiche
• Allineamento di sequenze
• Ricerca di pattern e motivi funzionali
• Evoluzione molecolare
• Analisi strutturale delle proteine
• Modelli strutturali di proteine
• Analisi del genoma
• Analisi del trascrittoma e del proteoma
• Systems biology

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Corso di Bioinformatica a.a. 2013/14

• Lezione 1 Giovedì 27 febbraio
• Lezione 2 Martedì 4 marzo
• Lezione 3 Giovedì 6 marzo
• Esercitazione 1A Martedì 11 marzo
• Esercitazione 1B Giovedì 13 marzo
• Lezione 4 Giovedì 20 marzo
• Lezione 5 Martedì 25 marzo
• Lezione 6 Martedì 1 aprile
• Esercitazione 2A Martedì 8 aprile
• Esercitazione 2B Martedì 15 aprile

• Lezione 7 Martedì 13 maggio
• Lezione 8 Giovedì 15 maggio
• Lezione 9 Martedì 20 maggio
• Lezione 10 Giovedì 22 maggio
• Lezione 11 Martedì 27 maggio
• Esercitazione 3A Giovedì 29 maggio
• Esercitazione 3B Martedì 3 giugno
• Lezione 12 Giovedì 5 giugno
• Lezione 13 Martedì 10 giugno
• Esercitazione 4A Giovedì 12 giugno
• Esercitazione 4B Martedì 17 giugno

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Esercitazioni (2 gruppi)

• Aula Informatica via Monte Generoso, ore 9-11
• Gruppo A 11 marzo, 8 aprile, 29 maggio, 12
  giugno
• Gruppo B 13 marzo, 15 aprile, 3 giugno, 17
  giugno

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Testo consigliato

• D.E. Krane e M.L. Raymer, "Fondamenti di
  Bioinformatica", Pearson Education Italia Ed.,
  2007

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Prove desame

• Solo prova scritta
• Tre domande aperte
• Quattro domande a scelta multipla

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Bioinformatica

• Lo sviluppo delle Biotecnologie, che negli ultimi
  venti anni ha consentito di elevare la moderna
  biologia a "Big Science", e delle Scienze
  dellInformazione, hanno introdotto nei settori
  delle moderne scienze biologiche una nuova branca
  di ricerca la Bioinformatica.
• (Valle et al., 2003)

• Scienza osservativa o deduttiva?

• Cosa è cambiato in 10 anni?

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• La Bioinformatica nasce agli inizi degli anni 80
  in concomitanza con lo sviluppo dei metodi di
  sequenziamento rapido degli acidi nucleici

Tecnologie del DNA ricombinante Sequenziamento
degli acidi nucleici Strumenti informatici per
limmagazzinamento e la caratterizzazione dei
dati.
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Una grande quantità di dati

• Databases 1.6 1010 base pairs (16 Gbp)
• Genoma umano 3.2 Gbp
• HUman Genome EquivalentS (huges)
• 2.5 volte il genoma umano
• 1 huge 9 anni della Prealpina

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Grande quantità di dati

• Traguardi immaginabili
• Comprendere gli aspetti integrativi della
  biologia degli organismi
• Correlare la sequenza, la struttura, le
  interazioni e le funzioni di biomolecole e loro
  complessi
• Usare dati contemporanei per dedurre eventi
  evoluzionistici e prevedere future modificazioni
• Dare precise indicazioni per la progettazione di
  molecole bioattive (industria, agricoltura,
  medicina)

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Il nuovo dogma

• Sequenza
• Struttura
• Funzione

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Archivi di dati

• Banche dati o basi di dati?
• Databank / Database
• Messa a punto dei sistemi idonei per collezionare
  e interrogare l'enorme mole di dati biologici
  disponibili.

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Archivi di dati

• Archivi di informazioni biologiche
• Archivi di informazioni derivate
• Archivi bibliografici
• Archivi di siti web

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Archivi di dati

• Archivi di informazioni biologiche
• Sequenze annotate
• Strutture
• Pattern di espressione di proteine

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Archivi di dati

• Archivi di informazioni biologiche
• Archivi di informazioni derivate
• Patterns, signature, consensus motifs
• Mutazioni e varianti
• Classificazioni o relazioni
• (es. classificazione gerarchica della struttura
  di proteine)

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Archivi di dati

• Archivi di informazioni biologiche
• Archivi di informazioni derivate
• Archivi bibliografici
• Tutti i riferimenti bibliografici con link al
  pdf, se consentito

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Archivi di dati

• Archivi di informazioni biologiche
• Archivi di informazioni derivate
• Archivi bibliografici
• Archivi di siti web
• Archivi degli archivi di cui sopra
• Collegamenti tra archivi

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Cosa possiamo chiedere al database?

• Data una sequenza, trovare sequenze simili
  (string matching)
• Data la struttura di una proteina, trovare
  strutture simili
• Data una sequenza, trovare strutture simili
• Data una struttura, trovare sequenze che hanno
  strutture simili

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The World Wide Web

• http//
• (html, xml)
• cgi-bin
• (es., Google search)

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Client-server
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Le principali infrastrutture

• EBI, il laboratorio Europeo di Bioinformatica,
  http//www.ebi.ac.uk
• NCBI, il National Center of Biotechnology
  Information, http//www.ncbi.nlm.nih.gov
• ExPASy, Expert Protein Analysis System,
  http//www.expasy.org

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Quali gli aspetti rilevanti dellera
post-genomica?

• STUDI DI GENOMICA FUNZIONALE
• Caratterizzazione funzionale dei geni Umani e
  degli altri organismi modello mediante lo studio
  del TRASCRITTOMA e del PROTEOMA

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Quali gli aspetti rilevanti dellera
post-genomica?

• GENOMICA COMPARATA
• Analisi comparativa fra i genomi a supporto della
  Genomica Funzionale

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Quali gli aspetti rilevanti dellera
post-genomica?

• FARMACOGENOMICA
• Lo studio dellinfluenza delleredità genetica
  sulla risposta al farmaco da parte di ciascun
  individuo.