BIOINFORMATICA E CHEMOGENOMICA

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
BIOLOGIA MOLECOLARE (BIO/11)
Anno accademico di offerta: 
2017/2018
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

CONOSCENZA E COMPRENSIONE.
Gli studenti potranno acquisire una conoscenza dei metodi per l’analisi di sequenze biologiche e per la ricerca in database di sequenze e di domini, ed una buona familiarità con i database pubblici e i programmi di analisi e visualizzazione

CAPACITA' DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE.
Attraverso le esercitazioni guidate, gli studenti acquisiranno le competenze di base necessarie per affrontare lo studio di nuove sequenze biologiche, ipotizzandone la funzione, la storia evolutiva, la struttura e la localizzazione

Inoltre gli studenti acquisiranno informazioni di base e applicate a specifici esempi su uno dei settori più avanzati di ricerca post-genomica, con particolare riferimento alle nuove frontiere della farmacologia e tossicologia molecolare, della “system biology” e ad altre applicazioni delle biotecnologie in ambito farmaceutico.

Prerequisiti

Per una fruizione ottimale del corso, gli studenti dovranno avere solide conoscenze di base di Biochimica e Biologia Molecolare.

Contenuti dell'insegnamento

Il corso si sviluppa su due argomenti principali e tra loro complementari: la bioinformatica e la chemogenomica. Gli argomenti principali del corso sono: la ricerca di informazioni in database biologici mediante diversi strumenti, l’analisi di sequenze biologiche e l’interpretazione di dati derivanti da esperimenti condotti su larga scala (trascrittomica o “genomic phenotyping”)

Programma esteso

1. Informazioni biologiche e banche dati biologiche.
2. Matrici di sostituzione e punteggi di allineamento.
3. Allineamenti a coppie locali e globali.
4. Metodi per la ricerca di sequenze in database.
5. Progettazione di oligonucleotidi da utilizzare in PCR real time.
6. Allineamenti multipli di sequenze proteiche e il loro uso per l’inferenza funzionale e strutturale.
7. Creazione di pattern e profili da allineamenti multipli. Ricerca in database di profili, domini e motivi.
8. Evoluzione molecolare, filogenesi.
9. Predizioni biochimiche-strutturali di proteine. Predizione della localizzazione intracellulare. Profili di idrofobicità e topologia di proteine di membrana.
10. Conoscenze di base di chimica, biochimica, biologia molecolare e genomica e chimica farmaceutica
11. Le finalità e i campi di applicazione della chemogenomica
12. Chemogenomica applicata a "drug discovery" "target / mode of action identification" e "drug validation"
13. Chemogenomica su base trascrittomica, proteomica e fenomica.
14. Tecnologie chemogenomiche in lievito: microarray e l'approccio del "compendio", il doppio ibrido e le sue varianti, la collezione dei mutanti per delezione.
15. Meccanismo d'azione, effetti collaterali e nuove possibili applicazioni per "vecchi" farmaci o per "lead compounds" abbandonati in fasi avanzate di sviluppo.
16. Nuovi farmaci e composti bioattivi di derivazione biologico-molecolare: aptameri nucleotidici e peptidici, RNA interferenti.
17. Farmaci e vaccini basati su proteine/peptidi ricombinanti: progettazione, preparazione in forma apirogena e validazione.
18. Le caratteristiche dei database di pathways, networks e gene onoltogy e loro interrogazione
19. "Genomic phenotyping" di piccole molecole in lievito e impiego di banche dati di interattomica e di specifici software per l'analisi dei dati

Bibliografia

Testo di base:
“BIOINFORMATICA”, TRAMONTANO Anna, Ed. Zanichelli

Testo di supporto:
“INTRODUZIONE ALLA BIOINFORMATICA”, VALLE Giorgio-HELMER CITTERICH Manuela-ATTIMONELLI Marcella-PESOLE Graziano, Ed. Zanichelli

Rassegne, articoli specialistici in lingua inglese e presentazioni powepoint di specialisti e aziende del settore, che verranno messi a disposizione degli studenti in formato elettronico.

Metodi didattici

Il corso è organizzato in lezioni che prevedono una base teorica affiancata a esercitazioni in aula di informatica per l’apprendimento dell’uso di programmi di analisi e visualizzazione dei risultati.

Modalità verifica apprendimento

La valutazione dei risultati di apprendimento attesi si basa su un esame orale, che verrà condotto sotto forma di presentazione dei risultati ottenuti durante le esercitazioni, ed integrato con domande sulla parte teorica. Durante l’esame verranno valutati: la conoscenza della base teorica, la comprensione delle esercitazioni, la capacità di applicare le conoscenze e l’interpretazione dei risultati.