Β’ Εξάμηνο

Υπολογιστική Ανάλυση Ακολουθιών Βιομακρομορίων

Εξάμηνο: B’

Τύπος Μαθήματος: Υποχρεωτικό

Περιεχόμενο Μαθήματος

• Εισαγωγή – Ακολουθίες Πρωτεϊνών και DNA
• Μέθοδοι εύρεσης ομοιοτήτων σε ακολουθίες: Ομολογία και ομοιότητα ακολουθιών και η σημασία τους. Οι αλγόριθμοι δυναμικού προγραμματισμού, Ολική στοίχιση (Global Alignment) και ο αλγόριθμος των Needleman και Wunsch, τοπική στοίχιση (Local Alignment) και ο αλγόριθμος των Smith και Waterman. Υπολογισμός της στατιστικής σημαντικότητας της στοίχισης. Οι πίνακες ομοιότητας και η σημασία τους. Οι ποινές για τα κενά. Ευρετικές μέθοδοι για αναζητήσεις ομοιοτήτων σε βάσεις δεδομένων (BLAST, FASTA κτλ)
• Πολλαπλή στοίχιση ακολουθιών: Πολυδιάστατοι αλγόριθμοι δυναμικού προγραμματισμού. Ευρετικές μέθοδοι πολλαπλής στοίχισης ακολουθιών (CLUSTAL, DIALIGN, MULTALIN κτλ). φυλογενετικά δέντρα και πολλαπλές στοιχίσεις
• Αλγόριθμοι πρόγνωσης στηριζόμενοι στην ακολουθία πρωτεϊνών και DNA: Εμπερικές στατιστικές μέθοδοι. Μέθοδοι ομαδοποίησης (Clustering). Nευρωνικά Δίκτυα. Ηidden Markov Models. Γενετικοί αλγόριθμοι. Εφαρμογές των μεθόδων αυτών για: Πρόγνωση δευτεροταγούς δομής πρωτεϊνών και RNA Πρόγνωση διαμεμβρανικών τμημάτων πρωτεϊνών και προσανατολισμού τους Εύρεση πιθανών γονιδίων σε ακολουθίες DNA Πολλαπλές στοιχίσεις ακολουθιών με χρήση Hidden Markov Models (HMMER, SAM, HMM-Pro κτλ) Κατάταξη ακολουθιών σε οικογένειες
• Χαρακτηρισμός μοτίβων και περιοδικοτήτων σε αλληλουχίες πρωτεϊνών και DNA Σχολιασμός Πλασμιδίων και βακτηριακών γονιδιωμάτων
• Εισαγωγή στη Θεωρητική και Υπολογιστική Γονιδιωματική : Γονιδιώματα, οργανισμοί και εξέλιξη Γλωσσολογικά χαρακτηριστικά του γενετικού μηνύματος Αποκλίσεις από την τυχαιότητα στις συχνότητες ν-αδων στο γονιδίωμα Η ανάδυση της ζωής. Προ- και πρωτο-βιωτική εξέλιξη
• Ανάλυση βακτηριακών γονιδιωμάτων: Το παράδειγμα των οξυγαλακτικών βακτηρίων
• Ανάλυση μικρών γονιδιωμάτων: Το μιτοχονδριακό DNA στους μύκητες

Υπεύθυνη Μαθήματος

• Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Βασιλική Οικονομίδου

Υπολογιστική Ανάλυση Δομών Βιομακρομορίων

Εξάμηνο: Β’

Τύπος Μαθήματος: Υποχρεωτικό

Περιεχόμενο Μαθήματος

• Εισαγωγή – Οι δομές των βιομορίων – Μέθοδοι προσδιορισμού
• Αναγνώριση “διπλώματος” (fold recognition)
• Ταίριασμα (υπέρθεση) δομών στο χώρο Συγκριτική προτυποποίηση με ομολογία – “Ύφανση” (Comparative homology modelling – threading)
• Προτυποποίηση (modelling) της πρωτεϊνικής στερεοδιάταξης με μοριακή μηχανική και δυναμική
• “Αγκυροβόληση” (docking) υποκαταστατών (ligands) σε πρωτεΐνες – Σχεδίαση φαρμάκων
• Δομική αναγνώριση (“αγκυροβόληση”- docking) πρωτεϊνών-πρωτεϊνών
• Μέθοδοι αξιολόγησης ποιότητας δομών –Μέθοδοι ελέγχου γεωμετρίας δομών

Υπεύθυνοι Μαθήματος

• Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Βασιλική Οικονομίδου

Γλώσσες Προγραμματισμού και Εργαλεία Λογισμικού στη Βιοπληροφορική ΙΙ

Εξάμηνο: Β’

Τύπος Μαθήματος: Υποχρεωτικό

Περιεχόμενο Μαθήματος

ΜΕΡΟΣ Ι ΓΛΩΣΣΑ PYTHON

• Εισαγωγή στη γλώσσα Python
• Η βιβλιοθήκη numpy
• Η βιβλιοθήκη μηχανικής μάθησης scikit-learn
• H βιβλιοθήκη βιοπληροφορικής Biopython – (1-3)

ΜΕΡΟΣ ΙΙ ΓΛΩΣΣΑ PERL

• Βαθμωτά δεδομένα (scalars), λίστες, πίνακες, συμβολοσειρές.
• Δομές ελέγχου. Υποπρογράμματα και πέρασμα παραμέτρων. Ευρετήρια (hashes). Είσοδος/έξοδος.
• Διαχείριση κανονικών εκφράσεων (regular expressions), Aναζήτηση και ταύτιση προτύπων (pattern matching).
• Εφαρμογές της PERL στην Βιοπληροφορική

Υπεύθυνος Μαθήματος

• Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Βασιλική Οικονομίδου

Διδάσκοντες:

• Δρ. Ι. Χαμόδρακας
• Δρ. Γ. Τσαούσης

Μοριακή Αναγνώριση – Μοριακές Ασθένειες – Δομικός Σχεδιασμός Φαρμάκων

Εξάμηνο: B’

Τύπος Μαθήματος: Υποχρεωτικό

Περιεχόμενο Μαθήματος

• Δομικά στοιχεία βιομορίων: Διαστάσεις και περιβάλλον των βιομορίων
• Αλληλεπιδράσεις μεταξύ βιομορίων: Κατηγορίες αλληλεπίδρασης μεταξύ πρωτεϊνών, και μεταξύ πρωτεϊνών και νουκλεινικών οξέων
• Μοριακή Αναγνώριση: Σταθερές σύνδεσης και αποχωρισμού, Ενέργεια σύνδεσης, Παράδειγμα Μοριακής Αναγνώρισης, Τρόποι σταθεροποίησης εγκλεισμένων ιοντικών φορτίων. Εντροπικοί όροι στη δημιουργία συμπλοκών. Βαθμοί Μοριακής Αναγνώρισης- Αναγνώριση Υψηλής Πιστότητα. Εξέλιξη και Μοριακή Αναγνώριση. Αλληλεπίδραση πρωτεϊνών
• Ενεργειακή ανάλυση αλληλεπιδράσεων: Μοριακή Μηχανική. Εισαγωγή στη μεθοδολογία του «απ’ αρχής» διπλώματος της πρωτεΐνης. Η Εμπειρική συνάρτηση Δυναμικής Ενέργειας, Ελαχιστοποίηση της δυναμικής ενέργειας. Οι επιφάνειες δυναμικής ενέργειας. Ενθαλπία και Εντροπία. Μοριακή Δυναμική
• Η κυτταρική μετατόπιση των πρωτεϊνών: Η λειτουργία του ενδοπλασμα-τικού δικτύου. Αναγνώριση στόχου και σηματοδότες προορισμού.
• Το δίπλωμα των πρωτεϊνών – Μοριακοί ακόλουθοι: Νέες απόψεις για το δίπλωμα με ή χωρίς ενδιάμεσες καταστάσεις. Η σημασία της τοπολογίας του μορίου. Μοριακοί ακόλουθοι
• Βιολογικές Μεμβράνες και Μεμβρανικές Πρωτεΐνες: Σύνθεση και δομή βιολογικών μεμβρανών. Μεμβρανικές πρωτεΐνες. Δομή μεμβρανικών πρωτεϊνών. Οικογένειες Μεμβρανικών Πρωτεϊνών. Κανάλια και υποδοχείς
• Σχεδιασμός Φαρμάκων: Μεθοδολογία, Σχεδιασμός φαρμάκων με βάση την δομή του στόχου. Προβλήματα – Αντίσταση των μολυσματικών ασθενειών και του καρκίνου στους θεραπευτικούς παράγοντες
• Χημική Μεταβίβαση Σήματος: Συνήθεις μοριακοί μηχανισμοί για μεταβίβαση σημάτων. Ορμόνες, νευρομεταδότες, τοπικοί χημικοί μεσολαβητές, Μεταβίβαση σήματος στις μεμβράνες και το κυτόπλασμα. Στεροειδείς ορμόνες και οι υποδοχείς τους. Φερομόνες

Υπεύθυνος Μαθήματος

• Καθ.Ε. Μικρός

Μεθοδολογία της Έρευνας

Εξάμηνο: B’

Τύπος Μαθήματος: Υποχρεωτικό

Περιεχόμενο Μαθήματος

• Επιστήμες, Επιστημονικός κλάδος και επιστημονική έρευνα
• Βιολογική Έρευνα και ο ρόλος του βιοπληροφορικού. Η Βιοπληροφορική ως επιστήμη.
• Δεοντoλογία και ηθική στην επιστημονική έρευνα και ειδικότερα στις Βιολογικές επιστήμες
• Πώς γράφονται, αξιολογούνται και δημοσιεύονται τα αποτελέσματα μιας έρευνας στον επιστημονικό τύπο (περιοδικά, συνέδρια κ.λ.π).
• Επιλογή επιστημονικού περιοδικού (πηγές, πληροφορίες, οδηγίες προς συγγραφείς, σύστημα κριτών, αξιολόγηση των περιοδικών)
• Είδη άρθρων (ανασκόπηση, γράμματα κ.λ.π.). Δομή μιας ερευνητικής εργασίας (περίληψη, εισαγωγή, υλικό και μέθοδος, αποτελέσματα, συζήτηση)
• Αξιολόγηση μιας εργασίας με το σύστημα κριτών. Πώς απαντάμε στα σχόλια των κριτών
  Εξόρυξη δεδομένων

Υπεύθυνοι Μαθήματος

•  Καθηγήτρια Ι. Παπασιδέρη