Bioinformatica

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Objectivos, Programa, Docente

Objectivos

Pretende-se que o aluno:

Programa

  1. Problemas Computacionais em Biologia Molecular

  2. Revisão dos Conceitos Fundamentais da Biologia Molecular

    1. DNA

    2. Proteínas

    3. Bases de Dados

  3. Alinhamento de Pares de Sequências

    1. Homologia

    2. Alinhamento Globais: Algoritmo de Needleman e Wunsch

    3. Alinhamento Locais: Algoritmo de Smith e Waterman

    4. Alinhamento para Funções de Penalização Afins

    5. Métodos Heurísticos: BLAST

    6. Modelos para Alinhamentos: BLOSUM

  4. Alinhamentos Múltiplos

    1. Avaliação de Alinhamentos Múltiplos

    2. Alinhamento em Estrela

    3. Alinhamento em Árvore: Clustal-W

  5. Árvores Filogenéticas

    1. Métodos de Construção

    2. UPGMA

    3. Junção de Vizinhos

    4. Parcimónia

    5. Branch & Bound

  6. Modelos Probabílisticos

    1. Conceitos Básicos de Probabilidade

    2. Cadeias de Markov

    3. Aplicações: Encontrar Genes

    4. HMMs

    5. Aprendizagem de HMMs: “Forward-Backward”

    6. Aplicações: Profile HMMs

  7. Expressão de Genes

    1. Clustering Hierárquico

    2. Clustering por K-Médias

    3. Clustering EM

  8. Estrutura de Proteínas

    1. Níveis de Descrição

    2. Modelação Por Homologia

    3. Threading

  9. Novas Áreas

    1. Biologia Comparativa

    2. Biologia de Sistemas

    3. Ontologias

    4. Medicina Molecular

Docente

Aulas

Esquema Previsto de Aulas

: Introdução à cadeira

: Alinhamento de Sequências

: Alinhamento de Sequências/BLAST

: Alinhamento Múltiplo de Sequências

: Árvores Filogenéticas

: HMMs

: Clustering

: High Throughput

: TBA

: TBA

: Apresentação de Trabalhos

: Teste

Avaliação e funcionamento das aulas

  1. Mini Trabalhos: 2x3 Valores

  2. Monografia: 8 Valores

  3. Teste: 6 Valores

O teste do ano passado está aqui.

Mini Trabalhos

A entrega consiste num arquivo zip ou tar a enviar por mail para vsc AT dcc.fc.up.pt com o subject BIOINFO: Mini-Trabalhos. O arquivo zip deverá conter o código e um pequeno relatório de 1 ou 2 páginas por trabalho descrevendo a implementação, e dando exemplos.

1. Contagem de nucleotídeos (grupos BIO):

    * Selecione uma bactéria e um eucarionte para os quais o genoma foi sequenciado.

    * Compute os totais de nucleotideos no genome e no material codificador.

    * Conte os números de transicões:

    * Estime as probabilidades


2. Implemente alinhamento por progranação dinâmic, usando o vosso próprio programa e acesso a um servidor WEB. Deverá:
+ 50%: alinhar 2 proteínas reais e 2 genes reais, da mesma família mas de espécimes diferentes, usando custo linear.

+ 30%: efetuar o alinhamento num servidir remoto usando SOAP ou REST

+ 20% valorizações:

        - múltiplos caminhos

        - alinhamento afim

        - interface

Pode usar o pacote [EMBOSS](http://emboss.sourceforge.net/) para teste e comparação.

Entrega: terça após Pascoa; inclui sources, relatório de 1 ou 2 pág com
- Descrição do rabalho efetuado
- Instruções para uso
- organização do programa
- exemplo
3. Implementação de HMMs:

+ Implemente os Algoritmos de Viterbi e de Forward para HMMs.
    + Tente aplicar estes algoritmos num um genoma bacteriano, eg. E-Coli
+ Treine os algoritmos (não precisa de forward).
    + Compare usando para treino a própria bactéria, uma bactéria semelhante e outra mais distante.

Modelo proposto: deverá representar pelo menos o material intergenómico, os codons de entrada e de saída mais frequentes,
    um codon no gene.

Valorizações:
    + Representar todos os codões de entrada e de saída
    + Ordem-n

4. Implementacão de Arvores Filogenéticas:

    * Implemente UPGMA
        * Compare com MrBayes e Phyllip:
          + experimente em diferentes famílias PDB/PFAM. Compare visualmente. Avalie as diferencas em tempo de execução,
        * Valorização: implemente junção de vizinhos.
        * Tente aplicar estes algoritmos numa família de proteínas PDB

Artigos de Investigação

Apresentaçãoo do tema da monografia. Se ainda não fez por favor, dirija o seu browser para o poll doodle: + pode marcar um e apenas um slot de 15 Min + alunos deverão inscrever-se no dia em que têm Aulas + cada inscrição deverá inclui os IDs de todos os elemenetos do grupos + cada inscrição deverá incluir uma nota com o título do trabalho.

Os seguintes artigos não são um estudo exaustivo da área, mas tentam mostrar algumas áreas recentes de interesse:

Apresentações de Alunos

No ano de 2012/2013 foram recebidas as seguintes apresentações:

Algumas Monografias:

Sumários das aulas teóricas

Sumários estarão disponíveis no sigarra.

Bibliografia e material complementar

Slides do Curso

Slides do Curso

Livros recomendados

Material de Apoio

Cursos Relacionados

Variado

Temas Não Cobertos