1 WPROWADZENIE dr Jacek Śmietański Instytut Informatyki UJrok akademicki 2013/2014 WPROWADZENIE dr Jacek Śmietański Instytut Informatyki UJ 1 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

2 Czyli od groszku do komputerowych molekuł (10’) Termin Piątki, godz – 13.45 sala 1073 / 1074 Wyjaśnienie i definicja pojęcia „bioinformatyka”, różnica pomiędzy bioinformatyką a biologią obliczeniową (15’) Czyli od groszku do komputerowych molekuł (10’) Genomika, proteomika i inne omiki (15’) Czyli przepływ informacji na poziomie komórkowym (5’) Czym się różni DNA od RNA? Po co w ogóle te sekwencje? (10’) Publiczne bazy danych, narzędzia on-line itp. (5’) Dlaczego python? (20’) 2 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

3 Czyli od groszku do komputerowych molekuł (10’) Tematyka Wiodącym tematem w tym semestrze będą interakcje białko-białko oraz RNA-białko. Wiodący temat nr. 2: sieci HTM i ich wykorzystanie w diagnostyce medycznej. Wskazanej tematyki będą dotyczyły propozycje artykułów do zreferowania. Niezależnie od powyższego, każdy może zaproponować swój własny temat z dowolnego obszaru, mający związek z bioinformatyką. Wyjaśnienie i definicja pojęcia „bioinformatyka”, różnica pomiędzy bioinformatyką a biologią obliczeniową (15’) Czyli od groszku do komputerowych molekuł (10’) Genomika, proteomika i inne omiki (15’) Czyli przepływ informacji na poziomie komórkowym (5’) Czym się różni DNA od RNA? Po co w ogóle te sekwencje? (10’) Publiczne bazy danych, narzędzia on-line itp. (5’) Dlaczego python? (20’) 3 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

4 BIAŁKA, RNA i INTERAKCJE4 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

5 Przepływ informacji 5 Jacek Śmietański, Kraków 2013Instytut Informatyki UJ

6 Podstawowy rodzaj cząstek występujących z organizmach żywych:Białka Podstawowy rodzaj cząstek występujących z organizmach żywych: budują szkielet organizmu pełnią przeróżne funkcje 6 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

7 H3N+-Gly-Ile-Val-Cys-Glu-Gln-..........-Thr-Leu-His-Lys-Asn-COO-Białka - budowa C-terminus N-terminus H3N+-Gly-Ile-Val-Cys-Glu-Gln Thr-Leu-His-Lys-Asn-COO- 7 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

8 Białka – poziomy organizacjiPoziomy przestrzennej organizacji białek: I rzędowa – sekwencja aminokwasów II rzędowa – struktura α-helisy i β-kartki III rzędowa – zwinięty łańcuch polipeptydowy IV rzędowa – połączone wszystkie podjednostki białka 8 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

9 Białka – wizualizacja struktur9 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

10 Rodzaj kwasu nukleinowego: RNA Rodzaj kwasu nukleinowego: kluczowy pośrednik pomiędzy informacją genetyczną a białkiem niektóre rodzaje pełnią inne ważne funkcje w organizmie 10 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

11 Rodzaje RNA mRNA – matrycowy (informacyjny) tRNA – transportującyrRNA – rybosomowy niskocząsteczkowe RNA (np. miRNA, siRNA) 11 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

12 Struktura drugorzędowa RNA12 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

13 Struktura drugorzędowa tRNA13 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

14 pary nie zawsze tworzone są zgodnie z zasadą komplementarności Parowanie zwykle łańcuch jednoniciowy (mRNA) ale niektóre cząsteczki tworzą strukturę i biorą udział w funkcjach katalitycznych; pary nie zawsze tworzone są zgodnie z zasadą komplementarności (choć pary C-G i A-U dominują; częste są też pary G-U). 14 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

15 Obszary parowania 15 Jacek Śmietański, Kraków 2013Instytut Informatyki UJ

16 Typy par 16 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

17 Metody przewidywania struktur drugorzędowych RNAab initio porównawcze 17 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

18 Interakcje białko-białko18 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

19 Interakcje białko-RNA4KJI 4JNG 19 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

20 BAZY DANYCH 20 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

21 PDB (Protein data Bank) – baza struktur białkowych 21 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

22 Propozycja referatu (1)Protein Data Bank Przedstawienie zawartości i funkcjonalności bazy PDB. M.in. statystyki; opcje filtracji i wyszukiwania; wyświetlane informacje; wizualizacja struktur. Szczególną uwagę proszę zwrócić na sposób zapisu informacji w formacie PDB, zwłaszcza w kontekście możliwości automatycznego parsowania i przetwarzania dostępnych informacji. Źródła wiedzy: baza PDB, powiązane artykuły, dokumentacja formatu: 22 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

23 Propozycja referatu (2)Automatyczne przetwarzanie informacji zgromadzonych w bazie PDB Temat na pracę magisterską. Problem: pliki typu PDB posiadają istotne ograniczenia; ponadto informacje w nich zawarte często są niespójne i niekompletne Cel: identyfikacja i eliminacja problemu niespójności danych Rozwiązanie: ? Źródła wiedzy: baza PDB, artykuły naukowe Cel referatu: przedstawienie problemu w szerszym kontekście; ew. próby jego rozwiązania. 23 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

24 Propozycja referatu (3)Bazy danych interakcji białko-białko Przedstawienie i omówienie baz danych zawierających informacje o interakcjach białko-białko. W szczególności baza STRING 24 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

25 Propozycja referatu (4)Bazy danych interakcji białko-RNA Przedstawienie i omówienie baz danych zawierających informacje o interakcjach białko-RNA W szczególności baza RPISeq 25 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

26 UniProt/SwissProt http://web.expasy.org/docs/swiss-prot_guideline.htmlInne UniProt/SwissProt PISA 26 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

27 INTERAKCJE: ALGORYTMY27 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

28 Propozycja referatu (5-...)Metody przewidywania interakcji białko-białko i RNA-białko 28 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

29 HTM 29 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

30 Propozycja referatu (xx)Hierarchical Temporal Memory 30 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ

31 1 . Przygotowanie i wygłoszenie referatu Zasady zaliczenia Warunki konieczne: 1 . Przygotowanie i wygłoszenie referatu 2. Obecność i aktywność na zajęciach (dopuszczalne 3 nieobecności) Domyślna ocena 5.0. W przypadku większej liczby nieobecności bądź słabej jakości referatu, może zostać stosownie obniżona. Wyjaśnienie i definicja pojęcia „bioinformatyka”, różnica pomiędzy bioinformatyką a biologią obliczeniową (15’) Czyli od groszku do komputerowych molekuł (10’) Genomika, proteomika i inne omiki (15’) Czyli przepływ informacji na poziomie komórkowym (5’) Czym się różni DNA od RNA? Po co w ogóle te sekwencje? (10’) Publiczne bazy danych, narzędzia on-line itp. (5’) Dlaczego python? (20’) 31 Jacek Śmietański, Kraków 2013 Instytut Informatyki UJ