51997637-bioinformatica

5/10/2018 51997637-Bioinformatica - slidepdf.com

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Prof. Ricardo Martins Ramos *

Bioinformática = células & bits;

* Doutorando em Genética e Toxicologia Aplicada CEFET-PI/ULBRA-RS

Linha de Pesquisa Bioinformática Estrutural

Coordenador do Núcleo de Biotecnologia do CEFET-PI

Coordenador da Pós-graduação em Banco de Dados CEFET-PI

E-mail: [email protected]



Visão Holística

I - Parte teórica Alguns conceitos de bioinformática, biologiamolecular, genética, banco de dados, etc...

II - Parte prática Vamos do DNA as proteínas utilizando ferramentasde informática.



1. IntroduçãoDefinições

Segundo Luscombe, Greenbaum e Gerstein,“bioinformática” é o ato de “conceitualizar” abiologia, na sua vertente molecular, e de lhe aplicar

“técnicas informáticas” (derivadas de disciplinascomo matemática aplicada, ciência da computação eestatística), de forma a entender e organizar ainformação associada com tais moléculas, em larga

escala.



1. IntroduçãoDefinições

A bioinformática (ou biocomputação ) combinaconhecimentos de química, física, biologia,engenharia genética e ciência da computação para

processar dados biológicos.Biologia Computacional consiste no teste ouaplicação de teorias ou hipóteses com base em dadosexperimentais ou simulados.



1. IntroduçãoDe acordo com um artigo publicado no MIT's

Technology Review , atualmente essa área da ciência aindaestá na primeira infância. A biocomputação está maisou menos onde estavam os pioneiros da computaçãoem 1920.

Hoje, a afirmação de Harold Morowitz que diz que"A Computação está para a Biologia da mesma forma que a

Matemática está para a Física" é mais do quecomprovada.



2. Conceitos básicosCorpo - Célula - Núcleo - Genoma - Cromossomo - Gene - DNA

Nucleotídeo -

consiste em umaçúcar, um grupofosfato e uma basenitrogenada.



2. Conceitos básicos

Gene - umsegmento do

DNA que codificapara uma proteína,que codifica porsua vez para umtraço (tom da pele,cor dos olhos, eoutros).



3. Áreas da BioinformáticaHoje a Bioinformática é dividida em três sub-áreas:

1) Desenvolvimento de novos algoritmos e técnicasestatísticas para encontrar relacionamentos entreatributos em grandes conjuntos de dados;

Algoritmos genéticos formam a parte da área dosSistemas Inspirados na Natureza (Computação “Bio-

inspirada”); simulando os processos naturais eaplicando-os à solução de problemas reais.



3. Áreas da Bioinformática2) Análise e interpretação de vários tipos de dados

como seqüências de nucleotídeos e aminoácidos e afunção e estrutura de proteínas;

A bioinformática tradicional trata essencialmentede dados com uma dimensão, tais como, análise deseqüências de DNA, RNA e proteínas.

A bioinformática estrutural, por outro lado, tratacom dados em três dimensões de estruturas deproteínas.



3. Áreas da Bioinformática3) Desenvolvimento e implementação de ferramentas

que possibilitem o gerenciamento e acesso eficientesde vários tipos de informação.

Engenharia de Software Data Mining



4. Banco de Dados1979 - GSDB ( Gene Sequence Database ) – primeiro

banco de dados de seqüência de DNA - Los AlamosUSA.

GenBank = EMBL + DDBJ + NIH (cooperação)

EMBL - Laboratório de Biologia Molecular Europeu

DDBJ - Banco de Dados de DNA do JapãoNIH - Instituto Nacional de Saúde USA

1995 - Crescimento do GenBank = Projeto GenomaHumano + Avanço na tecnologia de sequenciamento

GenBank



4. Banco de Dados Ao contrário do GenBank, o Protein Data Bank (PDB),

San Diego USA, é responsável por apenas um tipo dedado molecular, as estruturas moleculares deproteínas.

PDB

O banco de dados SWISS-PROT em ExPASy

( http://www.expasy.ch/sprol ) armazena seqüênciasde proteínas. Localizado em Geneva na Suíça.



5. Linguagens de ProgramaçãoBio{Perl,Python,Ruby,Java}

Os projectos BioPerl, BioPython, BioRuby e BioJavatêm como objetivo providenciar ferramentas da áreade bioinformática, baseadas, respectivamente nasplataformas Perl, Python, Ruby e Java.

As ferramentas disponibilizadas por estes projetostêm um conjunto de funcionalidades e algoritmos

comuns.



5. Linguagens de ProgramaçãoOs quatro projetos estão desenvolvendo, também,

em conjunto, um SGBD denominado BioSQL,especializado no armazenamento de informaçãogenética.

BioPerl - http://www.bioperl.org BioPython - http://www.biopython.org BioRuby - http://www.bioruby.org

BioJava - http://www.biojava.org



6. Aplicações da Bioinformática As recentes aplicações da bioinformática atingem

hoje todas as áreas do conhecimento relacionadascom a vida e vão desde a:- medicina (diagnóstico e tratamento);- farmácia (desenvolvimento de novos fármacos);

- biotecnologia (controle de qualidade edesenvolvimento e aplicação de novos produtos);- agricultura (aumento da produtividade e melhoriados alimentos).



6. Aplicações da Bioinformática As perspectivas futuras colocam esta área do

conhecimento no centro das investigações científicasmais avançadas.

Farmacogenética

É a área da Genética Bioquímica que estuda a variabilidade da resposta à drogas decorrentes da variação genética.



7. Notícias sobre BioinformáticaGrowth rate of the Bioinformatics market will be $ US 3 billion by

year 2010

http://www.prlog.org/10009757-growth-rate-of-the-bioinformatics-market-will-be-us-3-billion-by-year-2010.pdf

Estudo descobre cem novos genes que causam câncer

http://correiodobrasil.cidadeinternet.com.br/noticia.asp?c=115453

Novo gene implicado na doença de Alzheimer

http://www.mni.pt/destaques/?cod=9198&cor=azul&MNI=8c854b548dba241fa3f4295179640681



7. Notícias sobre Bioinformática

Cientistas japoneses anunciam armazenamento de dados embactériahttp://idgnow.uol.com.br/computacao_corporativa/2007/02/28/idgnoticia.2007-02-28.4979046871/IDGNoticia_view

Variedade transgênica pode melhorar a produtividadehttp://www.diariodecuiaba.com.br/detalhe.php?cod=280189



8. Livros e cursos

Desenvolvendo Bioinformática

Cynthia Gybas & Per Jambeck, Ed. Campus

Doutorado em Bioinformática Interunidades da USPhttp://www.ime.usp.br/posbioinfo/

Doutorado em Bioinformática UFMG

http://biotec.icb.ufmg.br/bioinformatica/site/index.php

Introdução à Bioinformática Arthur M. Lesk



9. Periódicos

Portal Periódicos (CAPES)

http://www.periodicos.capes.gov.br/portugues/index.jspBioinformatics

Bioinformaticshttp://bioinformatics.oxfordjournals.org/



10. BlastO volume de dados contidos nos repositórios

públicos é enorme e continua crescendo. Éimprescindível, portanto, que haja algumaferramenta que facilite o processo de comparaçãode uma nova seqüência com as seqüências já

conhecidas. Dentre as ferramentas existentesdestaca-se o BLAST ( Basic Local Alignment Tool ),que é a ferramenta mais popular de comparação de seqüências de DNA com os bancos de dados genômicos .

( http://130.14.29.110/BLAST/ )



Prática1 - Vamos trabalhar com a hemoglobina.

O que é hemoglobina?2 – Fazer uma busca sobre a hemoglobina no NCBI.

3 – Pegar a seqüência NM_001003938.

4 – Copiar a seqüência de nucleotídeos.

5 – Ir para o BLAST e colar a seqüência.

6 – Com o resultado clicar em Genome View.



Prática (cont)7 – Voltamos ao NCBI e copiamos a seqüência de

aminoáçidos da proteína.8 – Ir para o PDB e buscar as seqüências deestruturas de proteínas.

9 – Baixar o arquivo .pdb para o notebook.10 – Visualizar a estrutura com o Jmol Viewer.

11 – Abrir o arquivo .pdb no DeepView.

12 – Mostrar algumas funcionalidades do software.



Obrigado!

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