Corso Bioinformatica Laurea Magistrale 2009/2010
PROGRAMMA del corso di BIOINFORMATICA
Il corso si propone di introdurre lo studente ad un recente settore di applicazione dell’Infomatica noto come Bioinformatica: questa nuova disciplina è nata dalla crescente necessità nell’ambito della Biologia Molecolare di sviluppare adeguati strumenti computazionali per la soluzione di molteplici problemi, principalmente derivanti dall’analisi di sequenze biologiche (DNA, RNA). L’obiettivo principale del corso è quello di fornire allo studente le conoscenze algoritmiche per poter affrontare la soluzione e lo studio di problemi classici di analisi e confronto di sequenze biologiche e di alberi evoluzionari. Il seguente programma e’ solo indicativo delle specifiche tematiche che verranno affrontate nel corso. Un programma definitivo verrà fornito al termine del corso.
MODALITÀ D’ESAME:
L’esame consiste nello svolgimento di due homework (a dicembre e a gennaio) che consistono in esercizi da svolgersi a casa, da riconsegnare entro dieci giorni (pertanto viene valutata positivamente la partecipazione attiva al corso; se lo studente non puo’ svolgere gli homework, deve sviluppare un progetto da concordare con il docente).
CONTENUTI
Introduzione alla biologia computazionale: motivazioni e metodologie. Nozioni introduttive di teoria degli algoritmi: problemi NP-completi, problemi di ottimizzazione, algoritmi di approssimazione. La ricerca di un pattern in un testo: il problema generale del matching esatto.
Gli alberi suffisso e la loro applicazione nella ricerca di ripetizioni nelle sequenze biologiche. Palindromi, ripetizioni e tandem repeats: algoritmi.
Confronto di sequenze biologiche. La distanza di edit tra due sequenze. Allineamento di due sequenze (globale e locale), allineamento multiplo di sequenze. La programmazione dinamica per la costruzione dell’allineamento. Allineamento con alberi. Allineamento centro stella.
Predizione della struttura genica: algoritmi di allineamento EST, cDNA con genomiche.
Alberi evoluzionari. Ricostruzione della storia evolutiva di specie con alberi evoluzionari: metodi principali.
L’aplotipizzazione di individui: metodi combinatori basati sul modello coalescente e criterio di massima parisimonia.
Riarrangiamento genomico. La ricostruire dell’evoluzione genomica tramite lo studio di problemi combinatori di ordinamento. Ordinamento per inversione e trasposizione: algoritmi e complessità
Internet e il Progetto Genoma Umano. Le banche dati.
N.B. Non sono richieste conoscenze specifiche di biologia. Nelle prime lezioni vengono date le nozioni base di biologia molecolare, utilizzate poi durante il corso.
Testi consigliati:
D. Gusfield Algorithms on Strings, Trees and Sequences: Computer Science and Computational Biology. Cambridge Univ. Press. 1997
Setubal Meidanis Introduction to Computational Molecular Biology PWS Publishing Company, 1997
M. Attimonelli, G. Pesole, E. Quagliarello, E.C. Saccone Principi di Bioinformatica Editore Gnocchi, 1997.
Appunti distribuiti dal docente.