Plan docente de la asignatura

 

 

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Datos generales

 

Nombre de la asignatura: Bioinformática Aplicada a la Biomedicina

Código de la asignatura: 573116

Curso académico: 2021-2022

Coordinación: Gabriel Pons Irazazabal

Departamento: Departamento de Ciencias Fisiológicas

créditos: 3

Programa único: No definit

 

 

Horas estimadas de dedicación

Horas totales 75

 

Actividades presenciales y/o no presenciales

32

 

-  Prácticas de ordenador

Presencial y no presencial

 

32

Trabajo tutelado/dirigido

13

Aprendizaje autónomo

30

 

 

Recomendaciones

 

Prerrequisitos para cursar la asignatura

Dado que se trata de una asignatura optativa y de título Bioinformática Avanzada, se considera que el alumnado matriculado posee conocimientos básicos sobre las bases de datos de secuencia, tanto de ácidos nucleicos como de proteínas. Asimismo, deberían tenerse conocimientos previos de los principios de la comparación de secuencias, BLAST, alineamiento global, concepto de homología (parálogos y ortólogos) y alineamiento múltiple.

 

 

Objetivos de aprendizaje

 

Referidos a conocimientos

El alumnado adquirirá conocimientos sobre:

— Las bases de datos principales y derivadas de estructuras tridimensionales. Contenido, estructura, herramientas de recuperación de datos. Criterios de calidad.
— Las bases de datos genómicas y los recursos genómicos especializados.
— Los principios básicos de la genética evolutiva y la diversidad genética.
— Las metodologías de análisis genómico relacionadas con la identificación de genes relacionados con enfermedad.
— Los principios de funcionamiento de los programas de visualización molecular.
— Las bases moleculares del reconocimiento ligando-receptor y su relación con la actividad farmacológica.
— Las características básicas de técnicas de diseño molecular basado en ligando y en receptor.

 

Referidos a habilidades, destrezas

El alumnado acabará siendo capaz de:

— Acceder y manejar con soltura la base estructural PDB: obtener archivos, editar los archivos y extraer información estructural y funcional.
— Conocer las bases de datos estructurales derivadas: SCOP y CATH.
— Emplear a nivel sencillo/medio herramientas de visualización molecular (programa Jmol, interfaz First Glance basada en Jmol y programa avanzado PyMOL).
— Inferir relaciones estructura-función simple a partir de análisis visual de estructuras.
— Analizar estructuras de complejos ligando-receptor y evaluar los determinantes moleculares responsables de la unión.
— Inferir patrones farmacofóricos en base a las técnicas de diseño molecular.
— Adquirir formación y capacidad crítica en el análisis de acoplamiento molecular (docking) de ligandos y su aplicación a cribado virtual.

 

 

Bloques temáticos

 

1. Presentación e introducción a la bioinformática avanzada

*  Introducción a la asignatura.

2. bioinformática de secuencias y bases de datos genómicas y de proteínas

*  - acceso a bases de datos

- uso de programas de comparación de secuencias

-alineamientos múlitples de secuencias de proteínas

-aplicaciones de la bioinformática de secuencias a la biomedicina.: diseño de primers, tecnología crisp

3. Investigación de dianas

*  Uso de bases de datos del genoma para analizar e investigar los genes implicados en patologías y las dianas genéticas más útiles.

3.1. Secuenciación y anotación de genomas

3.2. Variabilidad de genomas

3.3. Enfermedades hereditarias

3.4. Enfermedad y variaciones genéticas y somáticas

3.5. Enfermedad y análisis de la expresión gráfica

3.6. Epigenómica

3.7. Perspectivas de la medicina personalizada

4. Bioinformática estructural

*  Introducción a la bioinformática estructural, la visualización molecular y las bases de datos estructurales.

4.1. Bioinformática estructural: estructuras 3D, archivos PDB y bases de datos estructurales

4.2. Visualización molecular: Jmol, FirstGlance y motivos estructurales

4.3. Bases de datos estructurales derivadas basadas en dominios: CATH y SCOP

5. Estrategias farmacológicas avanzadas

*  Uso del programa PyMOL y de plataformas de análisis de fármacos en su unión con las proteínas.

5.1. Introducción a PyMOL: visualización molecular y aplicación al modelado molecular

5.2. Estructura de las proteínas y unión con ligandos. Interacciones entre proteínas y ligandos: afinidad. Posibilidad de afinidad (druggability) de las dianas biológicas

5.3. Bibliotecas químicas. Efectividad de los compuestos: ADME (absorción, distribución, metabolismo y excreción) y toxicidad. QSAR (relación cuantitativa estructura-actividad). Campos moleculares: CoMFA (análisis comparativo de campos moleculares) y CoMSIA (análisis comparativo de índices de similitud moleculares)

5.4. Acoplamiento molecular I

5.5. Acoplamiento molecular II

 

 

Metodología y actividades formativas

 

Trabajo presencial

Las actividades lectivas del primer bloque se desarrollarán íntegramente en aulas de informática con conexión a Internet (aula 22, aulario de la Facultad de Biología). Dada la naturaleza de las materias que se imparten, las sesiones contendrán algunas partes teóricas que podrán ir combinadas con actividades prácticas guiadas. Es por ello que en el calendario de actividades no se señalan específicamente las prácticas, ya que irán intercaladas con los aspectos teóricos. Las clases de los bloques 2 y 3 se realizarán en un aula de la Facultad de Farmacia a determinar.


Trabajo no presencial

El trabajo no presencial que habrá que desarrollar consistirá en la realización de ejercicios y problemas complementarios a los que se lleven a cabo en las sesiones lectivas y que el profesorado se encargará de orientar.

 

 

Evaluación acreditativa de los aprendizajes

 

— Asistencia, actitud, trabajo y participación en general, tanto en clase (sesiones teóricas y sesiones de informática) como el foro. En la sesión del día 29 de enero, de 16 a 17 h, se planteará un ejercicio breve que habrá que enviar vía Campus Virtual; la puntuación de este ejercicio se incluirá en este apartado. Valor sobre la nota final: 10 % (este porcentaje debe interpretarse como una puntuación que debe ir sumando el estudiante hasta llegar a un máximo de 1 punto).

Prueba intermedia. Se evaluarán los contenidos del bloque 1. Valor sobre la nota final: 30 %.

Prueba final. Se evaluarán los contenidos de los bloques 2 y 3. Consistirá en plantear un ejercicio sobre bioinformática estructural y en resolver un caso práctico, similar a los realizados en clase. También habrá que responder diversas cuestiones acerca de la interacción entre ligando y receptor, empleando el visualizador PyMOL. Valor sobre la nota final: 60 %.

 

Evaluación única

— Asistencia, actitud, trabajo y participación en general, tanto en clase (sesiones teóricas y sesiones de informática) como el foro. Valor sobre la nota final: 10 % (este porcentaje debe interpretarse como una puntuación que debe ir sumando el estudiante hasta llegar a un máximo de 1 punto).

Prueba final global. Se evaluarán los contenidos de los bloques 1, 2 y 3. Valor sobre la nota final: 90 %.

 

 

Fuentes de información básica

Consulteu la disponibilitat a CERCABIB

Libro

Baxevanis, A.D. and Oullette, B.F Francis. Bioinformatics. A practical guide to the analysis of genes and proteins. 3rd  edition. Wiley. 2005

Gu, J. and Bourne, P. E.  Structural Bioinformatics. 2nd edition. Wiley Blackwell 2009

Luque, F. J., Barril, X  Physico-Chemical and Computational Approaches to Drug Discovery. (eds). RSC Drug Discovery 2012

Gohlke, H. (ed). Wiley VCH  Protein-Ligand Interactions. Methods and Principles in Medicinal Chemistry Series, Vol. 53,. Weinheim 2012