Wstęp do bioinformatyki 2

obowiązkowe

Tematem zajęć będą techniki bioinformatyczne służące do badania białek w ujęciu ewolucyjnym. Przedstawiona zostanie wiedza z zakresu warsztatu (Linux, Python) oraz narzędzi do analizy struktur i sekwencji białek. Celem zajęć będzie przekazanie praktycznych umiejętności przeprowadzania zarówno analiz wysokoprzepustowych, nastawionych na opisanie różnorodności i ewolucji całych rodzin białkowych, jak i tych skupiających się na analizie pojedynczych białek, szczególnie w kontekście badań doświadczalnych. Zajęcia skierowane są do osób zainteresowanych poszerzaniem swojej wiedzy z zakresu programowania oraz analizy danych biologicznych.

Na zajęciach będą poruszane następujące zagadnienia:

1. Podstawy programowania w języku Python, podstawowe biblioteki (Pandas, Seaborn, Numpy, BioPython), wizualizacja i przetwarzanie dużej ilości danych

2. Homologa, analogia i koewolucja w kontekście sekwencji i struktur białkowych, pojęcia rodzin i domen białkowych oraz sposoby ich klasyfikacji

3. Bazy danych sekwencji i struktur (AFDB, ECOD, UniProt), dostęp do baz danych z poziomu Pythona

4. Metody sekwencyjne (HHsuite, HMMER, MMseqs2, CCmpred), wykrywanie homologii, określenie funkcji i klasyfikacja białek

5. Metody strukturalne (AlphaFold, FoldSeek, PyMol), modelowanie oligomerów, oddziaływań białko-białko oraz struktur włóknistych

6. Osadzenia (embeddingi) i modele językowe, narzędzia na nich oparte, takie jak pLM-BLAST oraz techniki wizualizacji tSNE/UMAP

7. Przeprowadzenie doświadczenia w mniejszych grupach. Projekt z puli dostępnych projektów lub samodzielnie wymyślony

- Branden, C., & Tooze, J. (1999). Introduction to protein structure (2nd ed.). Garland Science.

- Cheng, H., Schaeffer, R. D., Liao, Y., Kinch, L. N., Pei, J., et al. (2014).

ECOD: An evolutionary classification of protein domains. PLOS Computational Biology, 10(12), e1003926.

Studenci biegle i ze zrozumieniem posługują się podstawowymi narzędziami bioinformatycznymi dostępnymi w pakietach programów oraz w postaci serwisów internetowych.

• Ćwiczenia: Realizacja projektu indywidualnego i ustna prezentacja wyników.

• Wykład: Uzyskanie zaliczenia z ćwiczeń dopuszcza do egzaminu (test) obejmującego zagadnienia z wiedzy teoretycznej (wykład) oraz umiejętności praktyczne (laboratioria).