Ateneo - UPO

Il corso si propone di fornire un'adeguata conoscenza delle basi molecolari dei sistemi biologici, della struttura e delle funzioni delle macromolecole biologiche e dei processi cellulari in cui esse intervengono; piattaforme tecnologiche e biotecnologiche di analisi omica (genomica, trascrittomica, proteomica); strumenti di analisi bioinformatica e dati omici; metodi informatici per la gestione e l'analisi dei dati biomolecolari.
Vengono proposti casi di studio ed esercitazioni pratiche, incentrati sull'analisi dell'interazione tra cibo, ambiente e salute umana.
Gli studenti riceveranno un'introduzione teorica e pratica ai database di sequenze genomiche e proteiche e agli strumenti informatici per il recupero, l’interpretazione, la visualizzazione e l'analisi dei dati.

Il materiale didattico sarà rappresentato dal materiale utilizzato a lezione e da articoli scientifici e manuali, i cui riferimenti saranno forniti durante le lezioni stesse.
Sono poi consigliati i seguenti testi:
Arthur Lesk, “Introduction to Bioinformatics”, Oxford University Press
Arthur Lesk, “Introduction to Genomics”, Oxford University Press

Fornire una panoramica di base degli strumenti bioinformatici più comunemente utilizzati nel campo della ricerca sull'interazione tra cibo, ambiente e salute umana. Fornire competenze di base nella lettura e interpretazione di articoli scientifici a contenuto bioinformatico.

Conoscenze di base in biologia molecolare e genetica.

Lezioni frontali, analisi di casi di studio, esercitazioni e lezioni in aula informatica con utilizzo di software applicativi e tool online.

Le lezioni avranno un carattere altamente interattivo. Gli studenti lavoreranno in gruppo e porteranno avanti progetti di analisi mettendo in pratica i principi appresi a lezione.

Sono previste presentazioni orali in itinere sui lavori portati avanti dai gruppi e un esame finale orale. L'interrogazione orale finale consisterà di circa tre quesiti concernenti lo svolgimento delle esperienze di gruppo e gli argomenti generali trattati.

Introduzione alla bioinformatica: definizione, obiettivi, terminologia, applicazioni e limitazioni.

Implicazioni della genomica/bioinformatica per la salute e la nutrizione: comprendere i meccanismi molecolari alla base delle relazioni tra cibo e salute, dalla funzione dei nutrienti di base alle interazioni tra i microrganismi alimentari e il sistema digerente umano.

Come esplorare la conoscenza: l'uso di PubMed per cercare nel database di letteratura scientifica Medline, come costruire una stringa di ricerca efficiente e specifica, come pianificare una ricerca di letteratura.

Il processo di sequenziamento: il metodo di Sanger e il sequenziamento automatico fluorescente, il sequenziamento NGS.
I dati di sequenza: Database e strumenti di bioinformatica, come esplorare i principali archivi di dati genomici.

• Browser e piattaforme di analisi del genoma: NCBI Genome (organizza le informazioni di NCBI sui genomi compreso le sequenze, le mappe, i cromosomi, gli assemblies e le annotazioni), ENSEMBL (il server europeo di risorse per il genoma eucariotico), UCSC Genome Browser (il sito per il programma genomico presso l'Università della California, Santa Cruz) e il genome browser del gramene (come parte del progetto Gramene che aggrega strumenti per la genomica comparativa delle piante per colture e organismi modello). Scopri come sono strutturati, come personalizzare i dati visualizzati e come estrarre informazioni da loro e. come usarli in modo efficiente.
• Lo strumento Blast di NCBI: come usarlo per determinare il ruolo presuntivo di una sequenza di DNA o di proteine che sono state identificate di recente; e per scoprire se un genoma (o l'altro database di grandi sequenze) ha una sequenza comparabile con un gene riconosciuto.
• I database di espressione genica: l’esempio di Human Protein Atlas

Come l'espressione genica è epigeneticamente regolata, l'esempio di metilazione del DNA. Come funziona l'analisi di laboratorio, il metodo Illumina Infinium e il metodo NGS.
• L'EWAS Toolkit un kit di strumenti web per Epigenome wide association study, come usarlo e come capire i risultati.

Alla ricerca di un significato: percorso metabolico e rete di interazione proteica, strumenti per la visualizzazione e l’integrazione dei dati.
• Le gene-ontoloy e le food-ontology, come funzionano e come usarle.
• Pathway analysis: impara come integrare le numerose informazioni sui percorsi metabolici disponibili nella letteratura e nei database, esplora la funzione e l'interazione delle proteine utilizzando il database di Kegg, String e Reactome.
• Come interrogare il database per annotazione, visualizzazione e scoperta integrata (DAVID). Questo sito fornisce una serie completa di strumenti di annotazione funzionale, per capire il significato biologico dietro grandi elenchi di geni.

Come illustrare i risultati: presentazione e discussione dei progetti condotti dagli studenti durante il corso.

Alla fine del corso, gli studenti avranno una comprensione più approfondita dei principi della bioinformatica e saranno in grado di utilizzare gli strumenti e le tecniche bioinformatiche di base per visualizzare, analizzare e interpretare i dati biologici. Impareranno come ottenere informazioni su Internet per costruire conoscenze di base su un argomento relativo all'interazione tra cibo, ambiente e salute umana. Miglioreranno anche il loro pensiero critico, impareranno a collaborare e realizzeranno un progetto di ricerca.