Магистратура 2021/2022

Структурная биоинформатика и моделирование лекарств

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Курс обязательный (Анализ данных в биологии и медицине)

Направление: 01.04.02. Прикладная математика и информатика

Кто читает: Кафедра технологий моделирования сложных систем

Где читается: Факультет компьютерных наук

Когда читается: 2-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Головин Андрей Викторович

Прогр. обучения: Анализ данных в биологии и медицине

Язык: русский

Кредиты: 7

Контактные часы: 60

Программа дисциплины

Аннотация

Курс посвящен введению в структурную биоинформатику, методы моделирования структуры и динамики биополимеров и низкомолекулярных веществ, основы хемоинформатки, основы квантовой химии и вычислительные методы по разработке биологически активных молекул.

Цель освоения дисциплины

• Познакомить студентов с основными понятиями методами анализа в структурной биоинформатики и методами молекулярного моделирования.
• Дать общую картину достижений и проблем современной вычислительной структурной биологии.
• Познакомить студентов с подходами моделирования и симуляции сложных молекулярных систем биологического и медицинского значения.

Планируемые результаты обучения

• Владеть фундаментальными понятиями из вычислительной структурной биологии
• Знать основные термины и теории в области структурной биоинформатики
• Понимать основные приближения используемые в молекулярном моделировании
• Уметь описывать решение научных задач и формулировать результаты

Содержание учебной дисциплины

• Моделирование структуры белков. Методы предсказания структуры из первых принципов.
• Поиск новых биоактивных молекул и химоинформатика Молекулярное моделирование для поиска лекарств.
• Молекулярные дескрипторы. Количественное описание структура-активность. Определение и использование 3D фармакофора.
• Молекулярная механика. Молекулярная динамика.

Элементы контроля

• Контрольная работа
  Выполнение контрольного задания , 90 минут
• Домашнее задание
• Экзамен
  Устный экзамен
• Контрольная работа
  Выполнение контрольного задания , 90 минут
• Домашнее задание
• Экзамен
  Устный экзамен

Промежуточная аттестация

• 2021/2022 учебный год 2 модуль
  0.25 * Контрольная работа + 0.5 * Экзамен + 0.25 * Домашнее задание

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Stocker, U. (2000). Computer simulation of biomolecules: investigation of molecular environment and simulation parameters. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.5D5ADC5E

Рекомендуемая дополнительная литература

• Aruna Rajan, Peter L Freddolino, & Klaus Schulten. (2010). Going beyond clustering in MD trajectory analysis: an application to villin headpiece folding. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.201D464F
• Brian Kuhlman, Gautam Dantas, Gregory C. Ireton, Gabriele Varani, Barry L. Stoddard, & David Baker. (n.d.). 1364 RESEARCH ARTICLES Design of a Novel Globular Protein Fold with Atomic-Level Accuracy. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.664C00E5
• Cooper, S., Khatib, F., Treuille, A., Barbero, J., Lee, J., Beenen, M., … Players, F. (2010). Predicting protein structures with a multiplayer online game. Nature, 466(7307), 756–760. https://doi.org/10.1038/nature09304
• Cooper, S., Khatib, F., Treuille, A., Barbero, J., Lee, J., Beenen, M., … Popović, Z. (2010). Predicting protein structures with a multiplayer online game. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.236B23BB
• Davies, M., Leach, A., & Riley, F. (2018). An investigation into drug partitioning behaviour in simulated pulmonary surfactant monolayers with associated molecular modelling. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.86C68218
• Freddolino, P. L., & Schulten, K. (2009). Common Structural Transitions in Explicit-Solvent Simulations of Villin Headpiece Folding. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.45A9AEF9
• Freddolino, P. L., Liu, F., Gruebele, M., & Schulten, K. (2008). Ten-Microsecond Molecular Dynamics Simulation of a Fast-Folding WW Domain. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.607A509B
• Freddolino, P. L., Liu, F., Gruebele, M., & Schulten, K. (2008). Ten-Microsecond Molecular Dynamics Simulation of a Fast-Folding WW Domain. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.9EFD0CCB
• Freddolino, P. L., Park, S., Roux, B., & Schulten, K. (2009). Force Field Bias in Protein Folding Simulations. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.446D7A29
• Jahnke, W., & Erlanson, D. A. (2015). Fragment-based Drug Discovery : Lessons and Outlook. Weinheim: Wiley-VCH. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=1107229
• Leimkuhler, B. (2006). New Algorithms for Macromolecular Simulation. Berlin: Springer. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=156588
• Limongelli, V., Bonomi, M., & Parrinello, M. (2013). Funnel metadynamics as accurate binding free-energy method. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.715FB226
• Rajan, A., Freddolino, P. L., & Schulten, K. (2010). Going beyond Clustering in MD Trajectory Analysis: An Application to Villin Headpiece Folding. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.6BD91805

Авторы

• Головин Андрей Викторович