The course covers selected advanced topics in structural bioinformatics. We first focus on protein-protein and protein-DNA interactions. We introduce methods to calculate Gibbs free energy associated with these interactions, as well as docking algorithms, software tools and web interfaces. We then explain computational proteomics, protein interaction networks, induced fit, and ab initio methods for protein and peptide design. The section devoted to nucleic acids deals with sequence-dependent structural features of DNA, as well as RNA secondary and tertiary structure modelling. Finally, integrative structural bioinformatics combining experimental and theoretical approaches is exposed. Case studies will present selected problems based on current journal literature.
Last update: Svozil Daniel (23.05.2018)
Přednáška se zaměřuje na vybraná pokročilá témata strukturní bioinformatiky. Pozornost je nejprve věnována interakcím mezi proteiny a proteinů s nukleovými kyselinami. Jsou uvedeny metody výpočtu Gibbsovy energie těchto interakcí, dokovací algoritmy a softwarové nástroje včetně webových rozhraní. Následuje výklad o výpočetní proteomice, interakčních sítích proteinů, indukovaném přizpůsobení a ab initio metodách návrhu proteinů a peptidů. Tematika nukleových kyselin je zastoupena rozborem sekvenčně závislých vlastností DNA, jakož i predikcí sekundární a terciální struktury RNA. V závěru je pojednáno o integrativní strukturní bioinformatice, kombinující experimentální a výpočetní přístupy. Případové studie představí vybrané problémy podle aktuální časopisecké literatury.
Last update: Svozil Daniel (23.05.2018)
Course completion requirements -
Oral exam
Last update: Svozil Daniel (23.05.2018)
Ústní zkouška
Last update: Svozil Daniel (23.05.2018)
Literature -
B: N. Haspel, F. Jagodzinsky, K. Molloy (eds.), Algorithms and Methods in Structural Bioinformatics, Springer 2022
B: S. Neidle and M. Sanderson, Principles of Nucleic Acid Structure, 2nd ed., Academic Press 2021
R: Z. Gaspari (ed.), Structural Bioinformatics Methods and Protocols, Springer 2020
Last update: Lankaš Filip (15.11.2022)
Z: N. Haspel, F. Jagodzinsky, K. Molloy (eds.), Algorithms and Methods in Structural Bioinformatics, Springer 2022
Z: S. Neidle and M. Sanderson, Principles of Nucleic Acid Structure, 2nd ed., Academic Press 2021
D: Z. Gaspari (ed.), Structural Bioinformatics Methods and Protocols, Springer 2020
Last update: Lankaš Filip (15.11.2022)
Syllabus -
1. Protein-protein and protein-nucleic acid interactions
2. Gibbs free energy calculation methods for biomolecular interactions
3. Docking algorithms for protein-protein and protein-DNA interactions
4. Software, servers and web interfaces for predicting biomolecular interactions
5. Protein Structure Initiative and computational proteomics
6. Interactome and protein interaction networks
7. Prediction of induced fit
8. Protein design and peptide docking using ab initio methods
9. Sequence dependent structural properties of DNA and their functional role
10. RNA secondary structure prediction
11. Modeling of 3D RNA structure
12. Integrative structural bioinformatics – combining experimental data and computational methods
13. – 14. Case studies
Last update: Svozil Daniel (16.06.2018)
1. Interakce mezi proteiny a proteinů s nukleovými kyselinami
2. Metody určeni Gibbsovy volné energie pro interakce biomolekul
3. Dokovací algoritmy pro interakce protein-protein a protein-DNA
4. Programy, výpočetni servery a webová rozhraní pro predikci interakce biomolekul
5. Protein Structure Initiative a výpočetní proteomika
6. Interactome a konstrukce interakčních sítí proteinů
7. Předpověď indukovaného přizpůsobení
8. Design proteinů a docking peptidů pomocí ab initio metod
9. Sekvenčně závislé strukturní vlastnosti DNA a jejich funkční role
10. Predikce sekundární struktury RNA
11. Modelování prostorové struktury RNA
12. Integrativní strukturní bioinformatika – kombinace experimentálních dat s výpočetními postupy
13.–14. Případové studie
Last update: Svozil Daniel (16.06.2018)
Learning resources -
Online course materials
Last update: Svozil Daniel (23.05.2018)
Online materiály k přednášce
Last update: Svozil Daniel (23.05.2018)
Learning outcomes -
Students will know:
They will learn advanced approaches to biomolecular interactions and their networks
They will obtain an overview of protein and peptide design, and of induced fit prediction
They will get the basics about DNA sequence-dependent features and RNA structural modelling
They will be acquainted with applications of structural bioinformatics in contemporary science
Last update: Svozil Daniel (23.05.2018)
Studenti budou umět:
Osvojí si pokročilejší poznatky o výpočtu interakcí mezi biomolekulami a analýze jejich sítí
Získají přehled o metodách návrhu proteinů a peptidů a o indukovaném přizpůsobení
Pochopí základní problematiku sekvenčně závislých vlastností DNA a predikce struktur RNA
Seznámí se s použitím strukturní bioinformatiky v aktuální vědecké praxi
Last update: Svozil Daniel (23.05.2018)
Registration requirements -
Mathematics, physical chemistry, algorithms and programming, and biochemistry or molecular biology at the level of basic university courses
Last update: Svozil Daniel (23.05.2018)
Matematika, fyzikální chemie, programování a algoritmizace, biochemie nebo molekulární biologie v rozsahu základních kursů
