بیوانفورماتیک ساختاری

Structural Bioinformatics

شماره درس: ۴۰۵۵۳ تعداد واحد: ۳
مقطع: کارشناسی ارشد نوع درس: نظری
پیش‌نیاز: – هم‌نیاز: –

اهداف درس

هدف درس بیوانفورماتیک ساختاری آشنایی دانشجویان با بازیابی، سازماندهی و تجزیه و تحلیل داده‌های زیست‌شناسی ساختاری است. در این درس دانشجویان با روابط توالی، ساختار و عملکرد پروتئین‌ها که از اصول مهم در درک جامع بیوانفورماتیک ساختاری است و همچنین روش‌ها، الگوریتم‌ها و نرم‌افزار‌های شناخته شده در بیوانفورماتیک ساختاری، آشنا می‌شوند.

ریز مواد

  1. آشنایی با بیوانفورماتیک ساختاری (۱ جلسه)
  2. ساختار مولکول‌های زیستی (۴ جلسه)
    • واحدهای مونومری در سازمان مولکولی سلول‌ها
    • ساختار و شیمی نوکلئیک اسیدها و اسیدهای آمینه
    • خصوصیات ساختاری پلی‌پپتیدها
    • ساختار اول، دوم، سوم و چهارم پروتئین‌ها
    • طبقه بندی ساختارهای دوم و سوم پروتئین‌ها
    • ساختار سه بعدی DNA و RNA
  3. مشاهده و آنالیز ساختار پروتئین‌ها (۴ جلسه)
    • آشنایی با زبان TCL
    • بررسی خصوصیات ساختاری ۳ بعدی پروتئین‌ها (خطای جذر میانگین مربعات، شعاع دوران، سطح قابل دسترس حلال و …)
    • مشاهده و آنالیز ساختار مولکول‌های زیستی با نرم‌افزار VMD
  4. پایگاه داده‌های بیوانفورماتیک ساختاری (۴ جلسه)
    • پایگاه داده توالی‌های پروتئین
    • پایگاه داده ساختار ۳ بعدی پروتئین‌ها (Protein Data Bank، آشنایی با تعیین ساختار سه بعدی توسط روش کریستالوگرافی x-ray، فرمت PDB)
    • پایگاه داده مولکول‌های کوچک شیمیایی
  5. مناظر انرژی بیومولکولی (۵ جلسه)
    • جستجو در مناظر انرژی بیومولکولی
    • Fold شدن پروتئین‌ها
    • بهینه‌سازی ژئومتری و جستجوی ساختاری
    • پروتئین‌های بی نظم داتی
  6. شبیه سازی دینامیک مولکولی (۴ جلسه)
    • مکانیک مولکولی و میدان‌های نیروی
    • اصول و انواع شبیه سازی دینامیک مولکولی
  7. پیش‌بینی ساختار پروتئین‌ها (۳ جلسه)
    • پیش بینی ساختار دوم پروتئین‌ها
    • پیش بینی ساختار سوم پروتئین‌ها با استفاده از مدل‌سازی بر پایه Homology
    • پیش بینی ساختار سوم پروتئین‌ها با استفاده از مدل‌سازی بر پایه Threading
    • پیش بینی ساختار سوم پروتئین‌ها بدون الگو بر پایه یادگیری ماشین
  8. Docking مولکولی (۳ جلسه)
    • برهم‌کنش و Docking پروتئین و مولکول‌های شیمیایی
    • برهم‌کنش و Docking پروتئین و پروتئین
  9. شبکه در بیوانفورماتیک ساختاری (۲ جلسه)
    • شبکه‌های برهم‌کنش اسیدهای‌آمینه
    • شبکه‌های انرژی پروتئین

مراجع

  1. Philip E. Bourne, Helge Weissig, Structural Bioinformatics, John Wiley & Sons publication, 2009.
  2. Forbes J. Burkowski, Structural Bioinformatics: An Algorithmic Approach, Taylor & Francis Group, CRC Press, 2013.
  3. David L Nelson, Michael M Cox, Lehninger Principles of Biochemistry, 6th edition, New York W H Freeman, 2013.
  4. Tamar Schlick, Molecular Modeling and Simulation: An Interdisciplinary Guide, 2nd edition, Springer, 2010.