• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Магистратура 2023/2024

Методы моделирования пространственной структуры протеинов

Статус: Курс обязательный (Анализ данных в биологии и медицине)
Направление: 01.04.02. Прикладная математика и информатика
Когда читается: 2-й курс, 1, 2 модуль
Формат изучения: без онлайн-курса
Охват аудитории: для всех кампусов НИУ ВШЭ
Прогр. обучения: Анализ данных в биологии и медицине
Язык: русский
Кредиты: 6
Контактные часы: 56

Программа дисциплины

Аннотация

Курс «Методы моделирования пространственной структуры протеинов» посвящен двум основным задачам, имеющим важнейшее значение для понимания биологических процессов в организме человека и разработке лекарств. Первая задача, т.н. «фолдинг» заключается в том, что по набору входящих в белок аминокислот необходимо восстановить его пространственную структуру, т.е. координаты составляющих атомов атомов. Решение данной задачи важно, т.к. именно пространственная структура во-многом определяет функции протеина. Вторая проблема, рассматриваемая в курсе – это определение пространственной конфигурации комплекса, состоящего из нескольких (как правило, двух) белковых молекул. Данная задача, называемая «докинг», важна для моделирования взаимодействия белков и, в частности, лекарственных препаратов и целевых болезнетворных молекул. В курсе рассматриваются базовые понятия структурной биологии и методы решения перечисленных проблем. В частности, существенное внимание уделяется методам, основанным на минимизации энергии молекулы белка и методам машинного обучения, применяемым для предсказания его пространственной структуры.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Целями освоения дисциплины «Методы моделирования пространственной структуры протеинов» являются: освоение студентами методов изучения структурных особенностей белковых структур, включающих в себя как методы машинного обучения, так и детерминированные методы; формирование у студентов навыков предсказания пространственной структуры белковых молекул и комплексов.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Понимает базовую структуру протеиновых молекул, способен отличать факторы, влияющие на конформацию белковой молекулы
  • Умеет пользоваться различными методами предсказания структуры белковых молекул
  • Понимает границы применимости каждого метода
  • Способен применять вспомогательные инструменты предсказания белковой конформации
  • Способен самостоятельно разрабатывать ПО, реализующее методы предсказания пространственной структуры протеинов
  • Способен применять методы машинного обучения и методы оптимизации к задаче определения пространственной структуры белковых структур
  • Умеет работать с Python модулем Biopython, имеет представление о базовой структуре каркаса белковой молекулы
  • Имеет представление о структуре боковых цепей белка
  • Понимает применимость моделей машинного обучения к задаче моделирования боковых цепей белка
  • Умеет пользоваться инструментом AlphaFold для моделирования пространственной структуры белка
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Общие сведения о белковых молекулах
  • Каркас белковой молекулы
  • Боковые цепи белковой структуры
  • Белковые потенциалы и силовые поля
  • Модели упрощенной геометрии белка
  • AlphaFold
  • Белковый докинг
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Домашнее задание 1
  • неблокирующий Домашнее задание 2
  • неблокирующий Домашнее задание 3
  • неблокирующий Контрольная работа
  • неблокирующий Экзамен
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • 2023/2024 учебный год 2 модуль
    0.125 * Домашнее задание 1 + 0.125 * Домашнее задание 2 + 0.125 * Домашнее задание 3 + 0.125 * Контрольная работа + 0.5 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Global Minimization of Nonconvex Energy Functions : Molecular Conformation and Protein Folding, DIMACS Workshop, March 20-21, 1995, editors P. M. Pardalos, D. Shalloway, G. Xue, 271 p., , 1996
  • Orengo, C., Jones, D., & Thornton, J. M. (2003). Bioinformatics : Genes, Proteins and Computers. Oxford: Taylor & Francis. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=102529

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Finkelstein A.V., Ptitsyn O.B. Protein Physics: A Course of Lectures. –Academic Press, 2002.