آدرس ایمیل:

mrdayer@scu.ac.ir

مرتبة علمی: دانشیار

نام و نام خانوادگی استاد: محمدرضادایر

نیمسال تحصیلی:

اول 99-1398

گروه: زیست شناسی

دانشکده: علوم

تعداد واحد: 1+1

نام درس: بیوانفورماتیک

دورة تحصیلی: ارشد

جایگاه درس در برنامة درسی دوره: اختیاری

هدف کلی:

آشنایی با مبانی و اصول دانش بیوانفورماتیک

اهداف یادگیری:

یادگیری روشهای مختلف انجام تحقیقات بیوانفورماتیک از طریق کاربرد داده های ذخیره شده در بانکهای اطلاعاتی موجود در دنیا و کمک به توسعه علم

رفتار ورودی:

دانشجو برای ورود به این درس بایستی با مبانی بیوشیمی آشنا بوده و توانائی لازم در کار با سیستم عامل حداقل ویندوز، آفیس شیوه نصب برنامه های مختلف و جابجائی داده آشنا داشته باشد

مواد و امکانات آموزشی:

1. وجود رایانه های به روز به تعداد دانشجو و امکان دسترسی راحت در کار با آنها در غیر ساعات کلاسی یا داشتن لب تاب شخصی

2. وجود اینترنت پرسرعت برای اتصال به وب سایتهای تخصصی و بانکهای اطلاعاتی مختلف

3. داشتن ظرفیت کافی برای دانلود بسته های نرم افزاری جهت نصب روی رایانه ها

4. ویدئو پروژکتور و رایانه جهت کار همزمان توسط مدرس درس

روش تدریس:

کلاس به صورت عملی نظری و همزمان ارائه می شود به این معنی که در حین تدریس مواد آموزش داده شده روی فایلها یا در وب سایت بایستی توسط دانشجویان انجام شوند. در این درس تکالیف در قالب پروژه های کوچک به دانشجویان داده می شود و در خاتمه دانشجویان موظفند یک پروژه های تحقیقاتی کلی با بهره گیری از تمام آموخته ها انجام و آنرا تحویل استاد راهنما بدهند

وظایف دانشجو:

1. تهیه رایانه شخصی جهت استمرار در انجام پرو.ژه های کلاسی

2. حضور تمام وقت در دانشگاه و مراجعه مرتب به استاد درس جهت رفع مشکلات ایجاد شده در حین انجام پروژه

3. دانشجو موظف است دستورکار نرم افزارهای مورد استفاده که در اختیار آنها قرار می گیرند را مطالعه و با کمک گرفتن از استاد درس در بهره گیری بیشتر از نرم افزارها بکار بگیرند

شیوه آزمون و ارزیابی:

در ارزشیابی این درس علاوه بر انجام پروژه های نهائی از دانشجویان امتحان عملی اخذ می شود

منابع درس:

علاوه بر منابع مندرج در سرفصل دروس که در اختیار دانشجویان قرار می گیرد در این درس از کتابهای مربوط به راهنمای سیستم عامل لینوکس، بسته نرم افزاری گرومکس، WebLab، HEX، ArgusLab و نرم افزارهای متعدد دیگر هم استفاده می شود

هفتة یکم

(23/6/98 تا 29/6/98)

1. آشنایی با فایلهای ساختاری یا Coordinate Structures که در آنها ساختار سه بعدی ماکروملکولها به صورت یک فایل متنی نوشته می شود

2. فرمتهای مختلف فایلهای ساختاری مانند CML، CIF، PDB و... و چگونگی تبدیل آنها به هم دیگر

3. شیوه ویراستاری فایلهای ساختار بطور دستی یا به کمک نرم افزار و رفع اشکالات موجود در آنها

هفتة دوم

(30/6/98 تا 5/7/98)

آموزش نرم افزار HyperChem برای ایجاد فایل ساختاری و بهینه سازی آن و ذخیره به فرمت مورد نظر

هفتة سوم

(6/7/98 تا 12/7/98)

آشنائی با بانکهای اطلاعاتی دارای اطلاعات مورد نیاز در خصوص ماکروملکولها حیاتی مانند بانکهای اطلاعاتی NCBI، Protein Data Bank، BRENDA Enzyme Database و بانکهای متعدد دیگر حسب نیاز. بررسی تاریخچه و شیوه دانلود اطلاعات

هفتة چهارم

(13/7/98 تا 19/7/98)

ادامه کار با بانکهای اطلاعاتی

هفتة پنجم

(20/76/98 تا 26/7/98)

1. دانلود اطلاعات فایلهای ساختاری مربوط به یک ماکروملکول (مثلاً از بانک اطلاعاتی Protein Data Bank) حسب علاقه مندی دانشجو و مشاهده ساختار و نیز بررسی جزئیات آن به کمک نرم افزار WebLab

2. دانلود توالی اسیدآمینه ای یا اسیدنوکلئیکی آن ماکروملکول و مقایسه آن با توالی گونه وحشی از طریق انجام Pairwise Alignment

بازکردن ساختار توسط نرم افزار SPDBV و اصلاح موتاسیونها موجود یا اصلاح اسیدهای آمینه معیوب

هفتة ششم

(27/7/98 تا 3/8/98)

1. آموزش نصب سیستم عامل لینوکس و نصب آن روی رایانه های شخصی دانشجویان

2. آموزش نصب بسته نرم افزاری گرومکس و انجام تنظیمات لازم

آموزش خط فرمان های سیستم عامل لینوکس

هفتة هفتم

(4/8/98 تا 10/6/98)

آموزش کار با نرم افزار گرومکس-1:

1. تبدیل ساختار ماکروملکول از فرمت PDB به فرمت GRO همراه با ایجاد فایلهای توپولوژی

2. خنثی کردن بار سیستم و هیدراته کردن آن

3. بهینه سازی ساختار ماکروملکول از طریق انتخاب میدان نیروی مناسب

هفتة هشتم

(11/8/98 تا 17/8/98)

آموزش کار با نرم افزار گرومکس-2:

1. استخراج ساختار بهینه شده از گرومس و تبدیل مجدد آن به فرمت PDB

مشاهده و بررسی مجدد ساختار به کمک نرم افزارهای WebLab و SPDBV

هفتة نهم

(18/8/98 تا 24/8/98)

آموزش نرم افزارهای داکینگ-1:

1. آموزش نرم افزار ArgusLab و شیوه انجام داکینگ هدایت شده

2. استخراج نتایج حاصل از داکینگ و شیوه مقایسه و تفسیر این نتایج

3. استخراج جایگاه اتصالی لیگاند و آماده سازی آن برای مطالعات بعدی و نیز استخراج تصاویر قابل گزارش در خصوص آن

هفتة دهم

(25/8/98 تا 1/9/98)

آموزش نرم افزارهای داکینگ-2:

1. آموزش نرم افزار HEX و شیوه اجرای داکینگ کورکورانه برای یافتن جایگاههای اتصالی احتمالی

2. استخراج نتایج شامل انرژی های اتصالی، جایگاههای اتصالی و مقایسه آنها

3. آموزش چگونگی تفسیر نتایج حاصل از داکینگ و شیوه گزارش دهی آنها

هفتة یازدهم

(2/9/98 تا 8/9/98)

انجام پروژه داکینگ:

دانشجویان موظفند از پایگاه اطلاعاتی BRENDA یک ماکروملکول مثلاً یک آنزیم را به همراه مهار کننده ها یا فعال کننده انتخاب نموده و پروژه داکینگ روی آن انجام دهند

1. ساختار ماکروملکول را از سایت PDB استخراج و آماده سازی نمایند

2. شکل سه بعدی لیگاندها (مهار کننده ها یا فعال کننده ها) را از BRENDA پرینت کرده و به کمک هیپرکم ساختار سه بعدی آنها را بسازند و بهینه سازی نمایند

3. اگر جایگاه اتصالی مهار کننده های مشابه مشخص باشد به کمک نرم افزار ArgusLab داکینگ انجام دهند در غیر اینصورت به کمک HEX داکینگ انجام دهند

4. نتایج را استخراج و برهم کنش لیگاند با ماکروملکول را مطالعه و در خصوص مکانیزم عمل آنها اظهار نظر نمایند

هفتة دوازدهم

(9/9/98 تا 15/9/98)

گزارش نتیجه پروژه داکینگ و بحث گروهی در مورد نتایج دانشجویان

هفتة سیزدهم

(16/9/98 تا 22/9/98)

مدلینگ ساختار ماکروملکول-1:

1. دانشجویان می بایست یکی از پروتئینهای جدید که به دلیل جدید بودن هنوز ساختار سه بعدی آن گزارش نشده است یا به دلیل انعطافپذیری زیاد ساختاری تا بحال بدام نیافتاده و ساختارش مشخص نیست را پیدا کنند

2. توالی ساختار را در وب سایت NCBI و از طریق انجام Blast مورد بررسی قرار گیرد تا ساختارهای دارای همخوانی بالا استخراج شود

3. بهترین ساختارهای بدست آمده را در بسته نرم افزاری گرومکس بهینه سازی می کنیم

هفتة چهاردهم

(23/9/98 تا 29/9/98)

مدلینگ ساختار ماکروملکول-2:

1. ساختارهای بهینه شده را در نرم افزار Modeler وارد کرده تا ساختارهای مناسب برای ماکروملکول مورد نظر بدست بیاید

2. به کمک بسته نرم افزاری گرومکس میزان نزدیکی یا تفاوت ساختاری ساختارهای بدست آمده را بررسی می کنیم

3. مجدداً ساختارها در گرومکس بهینه سازی می کنیم و دوباره میزان شباهت یا تفاوت ساختاری آنها را بررسی می کنیم تا براین اساس ساختارهای حاصل را امتیاز بندی نمائیم.

هفتة پانزدهم

(30/9/98 تا 6/10/98)

مدلینگ ساختار ماکروملکول-3:

1. برای تبدیل ساختار مدل سازی شده (که یک ساختار مصنوعی است ) به ساختار طبیعی دو یا سه ساختار که امتیاز بیشتری دارند در بسته گرومکس برای مدت حداقل 10نانوثانیه شبیه سازی می کنیم

2. آنلیز نتایج حاصل و قضاوت در مورد بهترین ساختار

به کمک وب سایتهای پیش بینی خواص ماکروملکولها این ساختارها را بررسی می کنیم تا بهترین ساختار مشخص شود

هفتة شانزدهم

(7/10/98 تا 13/10/98)

تعیین پروژه نهائی دانشجویان به عنوان امتحان عملی