Modelowanie i Bioinformatyka Strukturalna

fakultatywne

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 podstaw 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 oraz narzędzia na nich oparte, takie jak pLM-BLAST oraz techniki wizualizacji tSNE/UMAP

7. Przeprowadzenie własnego doświadczenia w oparciu o zdobytą wiedzę. Projekt z puli dostępnych projektów lub samodzielnie wymyślony.

Xiong J. Podstawy bioinformatyki. Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 2009

WIEDZA

Ma elementarną wiedzę w obszarze bioinformatyki oraz rozumie jej związki i zależności z innymi dyscyplinami przyrodniczymi (K_W01).

Wykazuje znajomość podstaw bioinformatyki, kategorii pojęciowych i terminologii oraz rozwoju metod badawczych w tej dziedzinie (K_W02).

Wykorzystuje narzędzia matematyczne do opisu zjawisk biologicznych (K_W03).

Zna podstawowe techniki i narzędzia bioinformatyczne używane do badania zjawisk przyrodniczych (K_W04).

Posiada wiedzę na temat technik informatycznych i wykorzystuje narzędzia informatyczne do pozyskiwania informacji (K_W08).

UMIEJĘTNOŚCI

Stosuje techniki właściwe dla bioinformatyki (K_U01).

Potrafi czytać ze zrozumieniem literaturę fachową dotyczącą bioinformatyki w języku angielskim (K_U02).

Umie korzystać z dostępnych źródeł informacji (K_U03).

Stosuje metody matematyczne i statystyczne na poziomie podstawowym do opisu zjawisk i analizy danych w bioinformatyce (K_U05).

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

Rozwija postawę akceptującą metody matematyczne i statystyczne stosowane w bioinformatyce (K_K02).

Wykazuje odpowiedzialność za własną pracę i powierzony sprzęt oraz szanuje pracę własną i innych (K_K03).

Rozumie potrzebę przekazywania społeczeństwu informacji o nowych osiągnięciach w bioinformatyce i potrafi to robić w sposób zrozumiały (K_K06).

Realizacja projektu indywidualnego.