INTRODUCCIÓN A LA BIOINFORMÁTICA 16/09/08 16/09/08 INTRODUCCIÓN A LA BIOINFORMÁTICA 16/09/08 1 Introducción a la Bioinformática 1

Esquema de la exposición 16/09/08 16/09/08 Esquema de la exposición Introducción: La explosión de información Sobre información biológica Pero,… qué es la bioinformática? Los grandes bloques temáticos de la BIF Los grandes centros y bancos de datos 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 2 2

Una explosión de información 16/09/08 16/09/08 Una explosión de información 16/09/08 3 Introducción a la Bioinformática 3

Introducción a la Bioinformática 16/09/08 16/09/08 Presentación El fin del siglo XX ha visto una explosión de información provinente de los seres vivos, especialmente en biología molecular Secuenciación de genomas Secuencia y estructura de proteínas Estudios sobre la expresión simultánea de muchos genes bajo muchas condiciones diferentes 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 4 4

16/09/08 Que es un gen? Es una secuencia lineal de nucleótidos en la molécula de ADN (o ARN en el caso de algunos virus), que contiene la información necesaria para la síntesis de una macromolécula con función celular específica. Por ejemplo: Proteínas, ARNm, ARN ribosómico, ARN de transferencia y ARN pequeños. Esta función puede estar vinculada al desarrollo o funcionamiento de una función fisiológica normal. El gen es considerado como la unidad de almacenamiento de información y unidad de herencia al transmitir esa información a la descendencia. Los genes se disponen, pues, a lo largo de cada uno de los cromosomas. Cada gen ocupa en el cromosoma una posición determinada llamada locus. El conjunto de cromosomas de una especie se denomina genoma.

Introducción a la Bioinformática 16/09/08 Qué es un genoma? Una colección de genes que codifican productos proteicos que codifican RNAs pseudogenes regiones no codificantes regulatorias (expresión)‏ estructurales attachment a matriz nuclear mitosis / meiosis elementos repetitivos 16/09/08 Introducción a la Bioinformática

Crecimiento de GenBank 16/09/08 16/09/08 Crecimiento de GenBank En tan sólo 3 años la información se ha multiplicado por 4 (GenBank)‏ 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 7 7

Estructuras de Proteínas Crecimiento de PDB 16/09/08 16/09/08 Estructuras de Proteínas Crecimiento de PDB Información actualizada (Pdb)‏ 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 8 8

La información biológica 16/09/08 16/09/08 La información biológica 16/09/08 9 Introducción a la Bioinformática 9

La información biológica 16/09/08 16/09/08 La información biológica La información biológica se encuentra codificada en los genes y se expresa a partir / mediante los genes Esta idea se refleja en el Dogma Central de la Biología Molecular 16/09/08 10 Introducción a la Bioinformática 10

Introducción a la Bioinformática 16/09/08 16/09/08 El dogma central 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 11 11

Información biológica y bioinformática 16/09/08 16/09/08 Información biológica y bioinformática La biología se enfrenta con el problema de la decodificación del lenguaje biológico Como se codifica la información en los genes? Como (cuando, ...) se traduce esta información? Ej. Splicing alternativo Qué determina la estructura de las proteínas? Como se determina la función de las proteínas La bioinformática sirve para estudiar como se procesa toda esta información biológica 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 12 12

Introducción a la Bioinformática 16/09/08 16/09/08 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 13 13

La información biológica 16/09/08 16/09/08 La información biológica Los ácidos nucleicos (AN) contienen la información para generar los organismos: DNA  RNA  PROTEINAS  Función Las proteínas se forman con aminoácidos (AA) unidos en secuencias lineales Las instrucciones para definir la secuencia de AA están codificadas en los AN por grupos de tres nucleótidos, en un código genético redundante 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 14 14

Introducción a la Bioinformática 16/09/08 16/09/08 El código genético 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 15 15

Codificación de información biológica 16/09/08 16/09/08 Codificación de información biológica Las secuencias biológicas se organizan en grupos con un significado, en general desconocido para nosotros Podemos distinguir una jerarquía (niveles de organización) que podemos comparar con Frases (las proteínas)‏ Palabras (motivos o configuraciones)‏ Letras (Los AA o los nucleótidos) 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 16 16

Descifrado de la información biológica 16/09/08 16/09/08 Descifrado de la información biológica Las secuencias, establecidas experimentalmente se representan como cadenas de un alfabeto y se comparan Regiones comunes asocian las palabras a propiedades comunes de las moléculas Regiones diferentes revelan palabras con un sentido asociado a propiedades que diferencian a las moléculas Muchas regiones no contienen información 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 17 17

Pero, ¿qué es la bioinformática? 16/09/08 16/09/08 Pero, ¿qué es la bioinformática? 16/09/08 18 Introducción a la Bioinformática 18

¿Qué es la bioinformática? 16/09/08 16/09/08 ¿Qué es la bioinformática? La bioinformática nace como una disciplina a caballo entre muchas ciencias Por este motivo encontramos muchas definiciones según su procedencia, o según el aspecto sobre el que se ponga más énfasis 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 19 19

Una definición de Bioinformática 16/09/08 16/09/08 Una definición de Bioinformática Aplicación de las tecnologías de la información en Biología Molecular Esto incluye la recogida, mantenimiento, distribución, análisis y uso de las inmensas cantidades de información biológica disponibles Podemos encontrar muchas variaciones sobre la definición 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 20 20

Introducción a la Bioinformática 16/09/08 16/09/08 Más definiciones... El estudio del contenido y el flujo de información en los sistemas y procesos biológicos El estudio de la estructura inherente a la información biológica La disciplina del uso de ordenadores para estudiar problemas biológicos. Incluye la creación de bases de datos de genomas, secuencias de proteínas, etc... 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 21 21

Introducción a la Bioinformática 16/09/08 16/09/08 Más definiciones...(2)‏ "La bioinformática comprende los métodos matemáticos, estadísticos y computacionales que pretenden solucionar problemas biológicos usando secuencias de ADN y aminoácidos e información relacionada" Fredj Tekaia - Instituto Pasteur “La bioinformática es el estudio de la información biológica desde su almacenamiento en el genoma hasta la obtención de los productos génicos en la célula” esto involucra la creación y desarrollo de tecnologías informáticas y computacionales para la resolución de problemas en biología molecular” Stanford Center for Profesional Development 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 22 22

Introducción a la Bioinformática 16/09/08 16/09/08 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 23 23

Introducción a la Bioinformática 16/09/08 16/09/08 Para saber más: Existen multitud de recursos gratuitos: Bioinformatics: Courses&ressources Una gran variedad de libros sobre el tema List of books on bioinformatics Y, como no, varias revistas y sociedades científicas dedicadas al tema Bioinformatics, BMC Bioinformatics International Society for Computational Biology 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 24 24

Los bloques temáticos de la bioinformática 16/09/08 16/09/08 Los bloques temáticos de la bioinformática 16/09/08 25 Introducción a la Bioinformática 25

Los bloques temáticos de la BIF (1)‏ 16/09/08 16/09/08 Los bloques temáticos de la BIF (1)‏ Organización de la información Creación y mantenimiento de bases y bancos de datos Acceso a la información Búsqueda de información en bases de datos Comparación de información con la de las bases de datos Algoritmia Algoritmos de búsqueda, alineamientos,… 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 26 26

Los bloques temáticos de la BIF (2)‏ 16/09/08 16/09/08 Los bloques temáticos de la BIF (2)‏ Búsqueda de genes Modelización y análisis estadístico Programación dinámica (ensamblado)‏ Proteómica Estudio de la estructura de las proteínas Predicción de la función de las proteínas Genómica Genómica comparativa Genómica funcional 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 27 27

Los centros de bioinformática y los bancos de datos 16/09/08 16/09/08 Los centros de bioinformática y los bancos de datos 16/09/08 28 Introducción a la Bioinformática 28

Bases de datos: introducción: conceptos básicos 16/09/08 Bases de datos: introducción: conceptos básicos Qué es una base de datos? Una colección de datos Cómo colecciono los datos? Decisión del usuario. Diseño de la base de datos. Puedo usar: Procesador de texto? (Word) Si. Permite sólo búsqueda y ordenamiento simples Planilla de Cálculo? (Excel) También. Como los datos están en columnas independientes, se puede ordenar en formas más complejas. Las búsquedas siguen siendo simples 16/09/08 Introducción a la Bioinformática

Introducción: conceptos básicos: Registros 16/09/08 Una colección de registros (records) Cada registro tiene varios campos. Cada campo contiene información específica. Cada campo contiene datos de un tipo determinado. Ej: dinero,texto, números enteros, fechas, direcciones Cada registro tiene una clave primaria. Un identificador único que define al registro sin ambigüedad Planilla Versión simple de una base de datos

Las bases de datos biológicas 16/09/08 16/09/08 Las bases de datos biológicas Buena parte del trabajo en bioinformática consiste en la construcción y/o explotación de bases de datos de información biológica Se usan, por ejemplo para: Añadir o buscar información (“anotaciones”)‏ Buscar similitudes o patrones Hacer predicciones De estructura o función en proteínas De genes en genomas 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 31 31

El acceso a los recursos 16/09/08 16/09/08 El acceso a los recursos La WWW ha revolucionado la provisión de servicios en bioinformática Muchas cosas pueden hacerse a través de internet sin que sean necesarias copias locales de las bases de datos o el software para explotarlas A pesar de esta globalización existen organizaciones que centralizan los recursos 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 32 32

Centros y recursos importantes 16/09/08 16/09/08 Centros y recursos importantes Centros importantes a nivel mundial EMBL / EBI (www.embl.org / www.ebi.ac.uk )‏ NCBI ( www.ncbi.nlm.nih.gov )‏ DDBJ ( www.ddbj.nig.ac.jp )‏ Bases de datos biológicas EMBL DNA sequence database SWISSPROT i TREMBL PIR, PDB Catálogo de bases de datos biológicas www.infobiogen.fr/services/dbcat 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 33 33

Introducción a la Bioinformática 16/09/08 16/09/08 Centro Sanger Haz clic aquí para ver la página original 16/09/08 Introducción a la Bioinformática 34 34