Bioinformática
Código
9512025
Unidade Orgânica
Instituto de Higiene e Medicina Tropical
Créditos
3
Professor responsável
Prof. Doutor Ricardo Parreira
Horas semanais
T: Aulas teóricas: 1,5 Horas/semana (Total de 3 Horas, distribuídas por 2 semanas) TP: Aulas teórico-práticas: 9 Horas/semana (Total de 18 Horas, distribuídas por 2 semanas) OT: Orientação tutorial:6 Horas/semana (Total de 6 Horas, distribuídas por 1 semanas)
Língua de ensino
Português
Objectivos
Objectivos gerais Os alunos deverão reconhecer as potencialidades da bioinformática no domínio das ciências biológicas, e aplicar conhecimentos base adquiridos à resolução de problemas específicos: análise de sequências codificantes, caracterização de proteínas incluindo a identificação de domínios funcionais conservados, ou a identificação de sequências homólogas em bases de dados de acesso público usando diferentes algoritmos de pesquisa. Os alunos deverão, ainda, adquirir competências básicas para a utilização da bioinformática no domínio da inferência filogenética, e reconhecer a sua importância como plataforma para a integração de dados obtidos por técnicas pós-genómicas de análise global da célula, na simulação de fluxos de massa e energia, na engenharia metabólica e biologia sintética. Objectivos específicos No final do curso os alunos deverão ser capazes de: i) construir um contig com base na análise de cromatogramas isolados, ii) identificar neste uma sequência codificante e iii) proceder à caracterização sumária do(s) produto(s) que estas codifiquem incluindo iv) pesquisar sequências homólogas disponíveis em bases de dados, v) construir e editar alinhamentos múltiplos de sequências nucleotídicas (snt) e proteicas, e, finalmente vi) construir e analisar árvores filogenéticas baseadas na análise de alinhamentos múltiplos de snt e discutir a robustez da topologia obtida, vii) reconhecendo nesta potenciais sequências recombinantes.
Pré-requisitos
Não se aplica
Conteúdo
Análise de sequências nucleotídicas: introdução à análise de cromatogramas, edição de sequências e construção de contigs. Base de dados (GenBank/EMBL, UniProtKB/SwissProt, PDB, e KEGG). Formatos e anotação de sequências nucleotídicas. Anotação de genes baseada na sua ontologia. Estrutura e domínios proteicos. Aplicação da bioinformática à análise evolutiva: conceito de homologia posicional, alinhamentos de sequências nucleotídicas e proteicas, alinhamentos de duas sequências (DotPlots e algoritmos BLAST e FASTA), construção de alinhamentos múltiplos (MAFFT, Muscle) e formatação dos alinhamentos obtidos. Pesquisa de genes e sequências promotoras. Ferramentas para a análise da estrutura de proteínas. Introdução à filogenia molecular. Árvores filogenéticas: modelos evolutivos, matrizes de distâncias, reconstrução de filogenias pelo método de junção de vizinhos (Neigbor-Joining), avaliação da robustez da topologia de uma árvore (bootstrapping): Critério de máxima verosimilhança (Maximum Likelihood). Análise de sequências de recombinantes (simplot e análise de bootscanning). Utilização de ferramentas para integração de dados obtidos por técnicas pós-genómicas. Modelação matemática e simulação de fluxos de massa e energia através de vias metabólicas, transdução de sinal e de regulação da expressão génica. Engenharia metabólica e aplicações em biologia sintética.
Bibliografia
1. Jean-Michel Claverie, Cedric Notredame. Bioinformatics for Dummies. 2nd Edition. 2007. Wiley Publishing Group. 2. Arthur Lesk. Introduction to Bioinformatics. 3rd Edition. 2008. Oxford Press. 3. Marco Salemi, Anne Mieke Vandamme (ed). The Phylogenetic Handbook. 2003. Cambridge University Press. 4. Paul G. Higgs, Teresa K. Attwood. Bioinformatics and Molecular Evolution. 2005. Blackwell Science, Ltd. 5. Gibson D.G. et al. Creation of a bacterial cell controlled by a chemically synthesized genome (2010) Science, 329 (5987): 52-56
Método de ensino
Os conceitos teóricos serão leccionados recorrendo a apresentações powerpoint. No entanto, a maioria das sessões incluirão a utilização de computadores integrados em sessões essencialmente práticas, ou teórico-práticas. Durante estas, os alunos serão convidados a resolver problemas específicos mediante a utilizando de diferentes aplicações informáticas.
Método de avaliação
Essencialmente baseada na apresentação, em grupo, de um relatório sob o formato de um artigo científico que incluirá, três componentes: i) construção de um contig de sequência nucleotídica e sua análise, ii) reconstrução de filogenias baseadas na análise de alinhamentos de sequências nucleotídicas, iii) discussão crítica de questões teóricas.