Statistica e bioinformatica

Oggetto:

Statistica e bioinformatica

Oggetto:

Anno accademico 2010/2011

Codice dell'attività didattica

INT0524

Docente

Dott. Alberto ACQUADRO (Affidamento)

Corso di studi

[f056-c502] Biotecnologie vegetali

Anno

1° anno

Tipologia

B - Caratterizzante

Crediti/Valenza

SSD dell'attività didattica

SECS-S/02 - statistica per la ricerca sperimentale e tecnologica

Mutuato da

http://www.personalweb.unito.it/alberto.acquadro/bioinformatica/index.htm

Oggetto:

Obiettivi formativi

Il corso si propone di:
fornire strumenti conoscitivi ed informatici necessari per l’elaborazione di dati fenotipici, genomici, trascrittomici, proteomici e metabolomici finalizzati all’interpretazione di fenomeni biologici e alla progettazione di esperimenti di genomica funzionale.
-mettere lo studente immediatamente in contatto con problemi scientifici estrapolati dalla bibliografia scientifica internazionale.
-conoscere i principali database bioinformatici sede di informazione biologica
-padroneggiare gli strumenti di "Sequence Retrieval" e gli strumenti di base per ricercare informazioni biologiche nei principali database
-acquisire autonomia nell'utilizzo di algoritmi di ricerca e analisi (genomica, trascrittomica e proteomica) dell'informazione biologica sia utilizzando strumenti on-line che programmi in locale.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
-Analizzare database primari e secondarie (archival, curated)
-Utilizzare gli operatori Booleiani (AND, OR, NOT) per il sistema genBank
-effettuare una ricerca bibliografica utilizzando le piattaforme: "Web of Science" (WoS), e NCBI
-Analizzare sequenze di DNA e proteiche dal punto di vista strutturale (primario e secondario)
-analizzare/predirele modificazioni post-traduzionali presenti in una proteina
-utilizzare algoritmi di pattern recognition per il riconoscimento di introni, esoni, di promotori e terminatori e siti di poliadenilazione
-Analizzare cromatogrammi per isolare SNP
-Riconoscere e mascherare elementi ripetuti (CENSOR)
-Isolare "in silico" sequenze ripetute (SSR)
-Allineare (con algoritmi di tipo LOCALE E GLOBALE) sequenze proteiche e nucleotidiche
-Disegnare primer per analisi PCR (specifici e degenerati)
-Eseguire una analisi semplificata di dati microarray
-Eseguire una analisi dei dati di spettrometria di massa derivati da un analisi proteomica 2-DE
-analizzare e ricercare il database (KEGG) inerente i metaboliti delle piante
-analizzare il database SIGNAl e recuperare informazioni su mutanti da inserzione di T-DNA di Arabidopsis
-costruire molecole di shRNA per RNAi

Oggetto:

Programma

Introduzione alla bioinformatica.
Database primari, secondarie, archival, curated.
Confrontro tra Refseq e Genbank, database proteici.
Uso degli operatori Booleiani (AND, OR, NOT); Sistemi di RETRIEVAL (Entrez, SRS). Rudimenti di ricerca bibliografica in Web of Science e “Trova unito”
Formati sequenze (descrizione e costruzione di file fasta e GBFF)
Costruzione manuale di un file multi fasta; Visualizzazione e manipolazione cromatogrammi (sequence scanner e Bioedit); Sottomissione di sequenze (BANKIT)
Analisi delle sequenze di DNA; Traduzione concettuale e caratterizzazione degli elementi di una sequenza di DNA genomico e di cDNA; Utilizzo del pattern recognition per il riconoscimento di introni, esoni, di promotori e terminatori e siti di poliadenilazione. Riconoscimento e mascheramento di elementi ripetuti (CENSOR); SSR mining (Sputnik, Webtroll)
Analisi delle sequenze proteiche; Identificazione di una proteina da elementi di sequenza; Analisi della sequenza; Modificazioni post-traduzionali; Predizione della struttura secondaria; strutture proteiche (PDB)
Ricerche per similarità.
Allineamento locale (BLAST e le sue varianti).
Allineamento globale (ClustalW di acidi nucleici e proteine)
Analisi di cromatogrammi, allineamento e SNP mining; “In silico” SNP;
Uso del database REBASE: generazione di mappe di restrizione; Progettazione di CAPS marker. Uso di dCAPS finder per la generazioni di marcatori STS.
Disegno di oligo per mezzo del software Primer3; Disegno di primer per ARMS PCR; Uso di CODEHope per primer degenerati
Analisi Microarray ed Espression Profiler: clustering gerarchico e k.means; FOM
Uso del software Genesis (http://genome.tugraz.at) per l’analisi multivariata dei dati
Analisi Proteomica (2DE) e spettrometria di massa: generazione dei dati
Analisi dei dati di massa mediante Mascot on line
Gene Ontology e arricchimenti nelle funzioni geniche: Fatigo
Metaboliti della pianta e database biologici (KEGG)
Mutanti da inserzione di T-DNA e di sequenze geniche (database SIGNAL)
Silenziamento Genico (RNAi ): rilevamento di siRNA e di MiRNA
Progettazione di costrutti siRNA
Interactoma e network di proteine (PPIN); software: STRING/Arabidopsis Interaction viwer/Cytoscape
Brevi richiami di statistica descrittiva.
Brevi richiami sull’introduzione del calcolo delle probabilità.
Stime puntuali, stime intervallari, intervalli di fiducia (confidence intervals)
Popolazioni gaussiane (normali) e loro proprietà. Quantili. Problemi ed esempi di tipo biologico per popolazioni normali, uso dei relativi comandi Excel. Cenni su altre v.a. continue (t-Student, χ2)
I test statistici: ipotesi nulla, significatività, potenza; il p-value. I test t-Student. Esempi e uso dei relativi comandi Excel.

Descrizione

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

INTRODUZIONE alla BIOINFORMATICA di Giorgio Valle, Manuela Helmer Citterich Marcella Attimonelli, Graziano Pesole (Zanichelli). E’ fortemente consigliato l’utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni: consultazione del materiale didattico sul sito del docente: http://www.personalweb.unito.it/alberto.acquadro/bioinformatica/index.htm

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Note

Modalità di verifica/esame Prova pratica basata su 3-4 esercizi pratici inerenti il programma del corso. Al termine del compito seguirà un colloquio orale che prevederà:
i) la correzione/discussione del compito,
ii) una domanda teorica di approfondimento.

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