Modelowanie molekularne i obliczeniowa biologia strukturalna cz. I

obowiązkowe

Zakres wiedzy z Pracowni Technologii Informacyjnej z I roku uznawany przez prowadzącego za podstawowy: znajomość edytora vi lub vim, podstawowe polecenia powłokowe (1.metaznaki (*,? i [...] oraz rozwijające nazwy ścieżek); 2.wyrażenia regularne (znak kropki, symbole: $, ^,*,[] i [^], {m,n}, (...), operatory rozszerzające w egrep i awk); 3.filtry (polecenia: grep, egrep, fgrep, cut, sort, uniq, tr, edytor strumieniowy sed, filtr tekstowy awk); 4.przeadresowania wejścia-wyjścia (operator: >, <, >>, <<[-]ogr, 2>, 2>&1, zmienna noclobber), 4.potoki (polecenie tee))oraz ssh i scp- materiały dostępne na www.bioexploratorium.pl/wiki

Zakres wiedzy ze znajomości struktury i właściwości podstawowych aminokwasów - polecana książka: Biochemia L. Stryer.

Treści kształcenia:

Od sekwencji i struktury białek do ich dynamiki i funkcji. Przegląd podstawowych metod analizy sekwencji i struktury białek. Przewidywanie struktury białek metodami homologicznego modelowania jak i wykorzystanie AlfaFold2. Podstawy metod mechaniki i dynamiki molekularnej oraz ich zastosowań w badaniach struktury i dynamiki z wykorzystaniem popularnych pakietów molekularnego modelowania. Fizyka oddziaływań białek z niskocząsteczkowymi ligandami. Wykorzystanie wybranego, popularnego pakietu modelowania w procesach dockingu. Na pracowni wykorzystywane będą m.in. ogólnie dostępne pakiety NAMD/VMD oraz AutoDock jak również komercyjne pakiety oprogramowania: MOE i/lub Schrodinger, Molecular Conceptor.

Pracownia obejmuje następujące zajęcia:

Wstęp: zapoznanie się z podstawowymi funkcjami wybranych pakietów do modelowania molekularnego.

Ćwiczenie 1: Analiza struktury białek (rzędowość białek)

Ćwiczenie 2: Analiza stabilności wybranego dimeru (wybranie białek, przygotowanie układu, symulacje mechaniki i dynamiki molekularnej układu, analiza otrzymanych wyników)

Ćwiczenie 3: Analiza oddziaływania wybranych NLPZ-tów na białka COX-1 i COX-2 (przygotowanie układu, dokokowanie, analiza wyników)

Tutarial do MOE (https://www.chemcomp.com/moe/help/latest/index_tut.html)

Tutorial do VMD i NAMD (http://www.ks.uiuc.edu/Training/Tutorials/)

Tutorial do Yasara

Materiały z wykładów (dostępne na platformie Kampus2)

Wykłady Molecular Conceptora - dostępne na komputerach w pracowni

umiejętności i kompetencje: Nauczenie studentów podstaw modelowania matematycznego i komputerowego układów biomolekularnych, ich dynamiki oraz symulacji wybranych procesów regulacyjnych, z wykorzystaniem metod mechaniki i dynamiki molekularnej, metod Monte-Carlo, modeli pól molekularnych oraz podstaw teorii systemów. Studenci zapoznają się ze znanymi i popularnymi pakietami modelowania i projektowania molekularnego jak również z technologią wirtualnej rzeczywistości. Wykład i ćwiczenia przygotują słuchaczy do samodzielnego modelowania układów biomolekularnych, oraz projektowania inhibitorów enzymów – potencjalnych leków.

Wykład kończy się egzaminem na ocenę, który odbywa się na ostatnich zajęciach. Do egzaminu może podejść każdy student, który ma zaliczony raport pierwszy i zaliczył kartkówkę ze znajomości aminokwasów. Egzamin jest w formie testu. Pytania testowe są w formie otwartej, a ilość pytań jest uzależniona od stopnia ich trudności. Za cały test można uzyskać 100pkt. Zalicza ponad 50% pkt. Otrzymanie wpisu jest uwarunkowane oddaniem wszystkich (3) raportów z ćwiczeń (poprawnie napisanych), i następuje w chwili ich oddania, ale nie później niż do końca semestru. Ćwiczenia są prowadzone w formie praktycznej i są zintegrowane z treścią wykładów. Po każdym ćwiczeniu należy oddać raport. Raporty są oceniane w zakresie 2-6. Raporty wysyła się na adres e-mail prowadzącego, wpisując w temacie "raport X" (gdzie X= 1,2,3 lub I, II, III). Prowadzący po sprawdzeniu raportu przesyła wiadomość o jego zaliczeniu ( z podaniem oceny) lub poprawie (z wypunktowaniem błędów). Pierwsza poprawa raportu jest bez wpływu na ocenę z niego. Poprawiony raport jest oceniany. Termin oddania raportu ustala prowadzący. Nieoddanie raportu w terminie powoduje o obniżenie o ocenę w dół za każdy pełny tydzień zwłoki. Na poprawę raportu jest dwa tygodnie. Jeśli student otrzyma z raportów nie więcej niż jedną ocenę 4, a z pozostałych 5 lub 6, zostanie mu podwyższona ocena z przedmiotu o jeden stopień w górę. Jeśli raport zostanie oceniony na - student 2 będzie musiał przystąpić do zaliczenia tej części materiału, którą obejmuje raport. Zaliczenie jest w formie praktycznej. Jeśli otrzyma więcej niż jedno niezaliczenie z raportów - to zaliczenie ich będzie obejmowało cały materiał z ćwiczeń. Zaliczenia te odbywają się w czasie sesji egzaminacyjnej. Prowadzący wymaga znajomości podstaw Linuxa (część wymagań z programu Pracowni Technologii Informacyjnej z I roku) i zakłada, że studenci taką wiedzę posiadają. Jedyna kartkówka na ćwiczeniach dotyczy znajomości struktury i właściwości podstawowych aminokwasów - a jej termin ustalany jest ze studentami. Kartkówka jest na zaliczenie, a nie na ocenę. Można do niej podchodzić kilka razy.

Praktyki można odbyć w CD BioExploratorium i w Laboratorium Biomodelowania IMDiK im. Mossakowskiego