Спецкурс "Биоинформатика и компьютерное конструирование лекарств"

Cпецкурс для студентов 6-й курса МБФ РГМУ. Осенний семестр 2010 года.

Занятия проводятся в компьютерном классе ИБМХ РАМН, Погодинская ул., 10, корп.2, 6-й этаж


Запись на спецкурс: +7 (499) 246-48-81 (кафедра биохимии МБФ РГМУ) –

Ольга Васильевна Добрынина (+7 (916) 336-98-29), Вера Борисовна Лисицына (+7 (903) 287-50-75);

Владимир Васильевич Поройков (+7 (499) 246-09-20).


  • О курсе
  • Лекции
  • Семинары
  • Контрольные работы

Биоинформатика и компьютерное конструирование лекарств – бурно развивающиеся разделы современной биомедицинской науки, связанные с анализом информации о первичной и пространственной структуре белков и нуклеиновых кислот, взаимосвязей "структура-активность" физиологически активных веществ, молекулярных основ возникновения заболеваний и созданием новых лекарственных препаратов.

 

Рассматриваются основные направления биоинформатики и даются основы работы с пакетами прикладных программ:

  • Работа с банками данных по нуклеиновым кислотам, белкам и низкомолекулярным лигандам.
  • Анализ структуры и функции биологических макромолекул.
  • Моделирование пространственной структуры биологических макромолекул и их взаимодействия с лигандами.
  • Анализ взаимосвязей "структура-активность" и "структура-свойство" фармакологических веществ.
  • Прогнозирование фармакологических свойств новых веществ.
  • Виртуальный скрининг и конструирование de novo базовых структур новых лекарств.
  • Путь создания лекарств «от геномов до прототипа лекарства».
  • Поиск биомедицинской научной информации в глобальной сети Internet и ее анализ через призму системной биологии.

Специалисты по биоинформатике занимают в настоящее время ведущие позиции в академической науке, поскольку исследования в данной области проводятся во многих ведущих университетах мира, а также в фармацевтических и биотехнологических фирмах.

 

Целью спецкурса является ознакомление студентов-выпускников кафедр биохимии, биофизики и медицинской кибернетики Медико-биологического факультета на профессиональном уровне с методами биоинформатики в постгеномных исследованиях, фундаментальные и прикладные аспекты которых интенсивно развиваются в настоящее время.

 

Практические занятия проводятся в хорошо оснащенном компьютерном классе Учреждения Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича РАМН (ИБМХ РАМН). Институт располагает высокопроизводительным компьютерным оборудованием, а также современным специализированным программным обеспечением.

 

Ряд работ выполняется в сотрудничестве с отделом протеомных исследований Института с целью поиска биомаркеров заболеваний, мишеней новых лекарств и перспективных базовых структур новых препаратов. Работы выполняются при поддержке Российских и международных грантов (Роснауки, Российского фонда фундаментальных исследований, Международного научно-технического центра,
Европейской программы FP7 и др.). Результаты исследований публикуются в престижных научных журналах и представляются на Российских и международных конференциях и симпозиумах. Лучшим выпускникам спецкурса может быть предложено выполнение дипломной работы в ИБМХ РАМН, поступление в аспирантуру Российской академии медицинских наук, подготовка и защита диссертации. На базе Института функционирует Специализированный Совет по защите докторских и кандидатских диссертаций (Д 001.010.01) по специальностям 03.00.04 "Биохимия" и 03.00.28 "Биоинформатика" по биологическим наукам.

Дата Лектор Тема
1 10.09.10 В.В. Поройков Экспериментальные и теоретические подходы к поиску базовых структур новых лекарств
2 15.09.10 М.А. Пятницкий Текстомика: применение для анализа белок-белковых взаимодействий
3 22.09.10 Б.Н. Соболев Хранение и обработка первичных данных по биоинформатике
4 29.09.10 Б.Н. Соболев Классификация и функциональная аннотация белков на основе аминокислотных последовательностей
5 06.10.10 О.Н. Коборова Анализ регуляторных сигнальных путей для идентификации перспективных мишеней лекарств
6 13.10.10 А.С. Иванов Скрининг in vitro и биотестирование прототипов новых лекарств, предсказанных методами in silico
7 20.10.10 А.С. Иванов Методы молекулярного моделирования в конструировании лекарств
8 27.10.10 О.А. Фильц Поиск и конструирование базовых структур лекарств на основе структуры фрагментов
      Контрольная работа
9 03.11.10 Д.А. Филимонов Методы QSAR/QSPR в поиске и оптимизации базовых структур лекарств
10 10.11.10 В.В. Поройков Компьютерное конструирование лекарств на основе структуры лигандов
11 17.11.10 А.А. Лагунин Прогнозирование токсичности базовых структур лекарств
12 24.11.10 М.С. Жаркова Структура и функция цитохромов Р450 – основной ферментной системы метаболизма лекарств
13 01.12.10 А.В. Дмитриев Прогнозирование метаболизма базовых структур лекарств
14 08.12.10 А.В. Веселовский Компьютерный поиск ингибиторов ферментов в качестве базовых структур лекарств
15 15.12.10 В.В. Поройков Поиск лекарств, действующих на множественные мишени (multitargeted drugs)
16 22.12.10 А.В. Лисица Биоинформатика в проекте «Протеом человека»
      Контрольная работа
17 29.12.10 А.Э. Кель Выявление и анализ путей сигнальной трансдукции при дифференцировке клеток
  29.12.10   Пересдача контрольных работ

Дата Лектор Тема
1 15.09.10 В.С. Скворцов Знакомство с пакетом программ для молекулярного моделирования Sybyl. Получение паролей пользователей и организация рабочих мест
2 22.09.10 Б.Н. Соболев Компьютерные системы для поиска данных по аминокислотным последовательностям
3 29.09.10 Б.Н. Соболев Мотивы, домены, белковые семейства - информационные ресурсы. Методы машинного обучения
4 06.10.10 Т.А. Глориозова Компьютерная обработка химической структурной информации. Программы ISIS/Draw, ISIS/Base
5 13.10.10 А.С. Иванов Тестирование прототипов новых лекарств на биосенсоре Biacore 3000
6 20.10.10 В.С. Скворцов Работа в Sybyl с низкомолекулярными соединениями. Программа генерации трёхмерных моделей Concord. Молекулярная механика, понятие типов атомов, верификация структур. Минимизация и молекулярная динамика, имеющиеся в пакете Sybyl. Квантово-химический пакет MOPAC. Проблемы конформационного разнообразия (поиск конформеров)
7 27.10.10 В.С. Скворцов Организация полуавтоматической работы с использование программ на SPL. Sybyl line notation (SLN). Методы направленного поиска в базах данных Unity
8 03.11.10 В.С. Скворцов Работа с полимерами (модуль Biopolymer). Методы моделирование и верификации трёхмерной структуры белков
9 10.11.10 А.В. Захаров Анализ взаимосвязей «структура-активность» с помощью компьютерных программ PASS и GUSAR
10 17.11.10 В.С. Скворцов Программы молекулярной механики AMBER и NAMD
11 24.11.10 В.С. Скворцов Молекулярный докинг. Возможности Sybyl, AutoDock. De novo дизайн
12 01.12.10 В.С. Скворцов Методы QSAR/CoMFA/CoMSIA. Практическое применение нейронных сетей. Прогнозирование физико-химических свойств (коэффициент распределения октанол/вода, растворимость, и др.) и "судьбы" молекулы лекарства в организме (метаболизм). Программы HYBOT+/HYBOT 3D
13 08.12.10 В.С. Скворцов Организация потока вычислений средствами программы KNIME
14 15.12.10 В.В. Поройков Информационные ресурсы для оценки перспективности фармацевтических разработок
15 22.12.10 В.С. Скворцов Выполнение самостоятельной работы с использованием методов молекулярного моделирования. Создание презентации и доклад по завершении

Семинар проводится на базе лаборатории А.С. Иванова (1-й корпус, 5-й этаж)