Introdução à Simulação Biomolecular
Objetivos
A unidade curricular proposta tem como objetivo a introdução da área de simulação biomolecular aos alunos. Espera-se que no final desta unidade curricular os alunos:
i) Tenham adquirido competências teóricas e práticas sobre ficheiros de estruturas de proteínas, técnicas de simulação de biomoléculas, bases na previsão de estrutura de proteínas.
ii) Compreendam e dominem a visualização de estruturas 3D de proteínas, a sua preparação e utilização em simulação molecular.
iii) Conheçam métodos computacionais multi-escala: QM, dinâmica molecular, docking e coarse-grained.
Sejam capazes de utilizar estruturas de proteínas, fazer simulações à escala atomística e analisar resultados das mesmas.
Caracterização geral
Código
13321
Créditos
6.0
Professor responsável
Arménio Jorge Moura Barbosa, Pedro António de Brito Tavares
Horas
Semanais - 4
Totais - 4
Idioma de ensino
Português
Pré-requisitos
A disponibilizar brevemente
Bibliografia
- Leach, A. (2001) Molecular Modelling: Principles and Applications. Prentice Hall, Englewood Cliffs.
- Paul Bauer, Berk Hess, & Erik Lindahl. (2023). GROMACS 2022.6 Manual (2022.6). Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.8134358
- Tozzini V. Multiscale modeling of proteins. Acc Chem Res. 2010 Feb 16;43(2):220-30. doi: 10.1021/ar9001476.
Método de ensino
As aulas teóricas serão lecionadas com recurso a “data-show”, acompanhadas de bibliografia complementar disponibilizada no CLIP. As aulas práticas terão lugar num laboratório de computadores onde os alunos aplicarão o conhecimento obtido em tutoriais práticos. Todos os softwares utilizados serão de acesso livre, de modo a permitir aos alunos a sua futura utilização e aplicação sem restrições.
As aulas práticas abordarão os seguintes temas:
i) Bases de dados de sequências e estruturais;
ii) Visualização 3D de proteínas;
iii) Modelos de homologia e ferramentas AI de previsão de estruturas proteicas;
iv) Preparação de estruturas de proteínas para simulação;
v) Otimização de geometria/minimização de energia de estruturas de proteínas;
vi) Preparação de estruturas de pequenas moléculas e biofarmacos para docking proteína-ligando e proteína-proteína;
vii) Simulação de dinâmica molecular de proteínas, selecção de parâmetros e force field, preparação de script para o cálculo;
viii) Análise e tratamento de trajetórias e simulações de dinâmica molecular.
Os tutoriais práticos darão origem a um mini projeto desenvolvido durante as aulas práticas da disciplina.
Método de avaliação
1. Condições gerais de participação, frequência e avaliação da UC:
A UC de Introdução à Simulação Biomolecular está organizada em aulas teóricas (T) e práticas de laboratório computacional (P);
- A presença nas aulas P é obrigatória;
- O processo de avaliação inclui avaliações das componentes T e P;
2. Obtenção de frequência:
- O número de faltas nas aulas práticas máximo autorizado é o que consta da legislação vigente.
3. Avaliação da UC:
A- Avaliação da componente T e P- 60% da nota final.
- Avaliação contínua por realização de 1 teste teórico e/ou 1 teste prático.
- Ou realização de exame de recurso.
B- Avaliação da componente prática integrada com a componente teórica – 40% nota final
- A avaliação da componente prática integrada com a componente teórica é realizada com a apresentação do trabalho/poster ou relatório, realizado no final do semestre.
- A nota mínima para a componente de avaliação B é de 9,5 valores.
- A nota da componente B não é passível de melhoria em exame de recurso.
- Para aprovação à UC, os alunos terão que obter uma nota superior a 9,5 valores na componente A e B
Em qualquer caso, o regente da UC reserva-se o direito de efetuar um exame oral, para aprovação final, a qualquer aluno inscrito à UC.
Conteúdo
- Revisão: conceitos básicos de estruturas de proteínas, bases de dados e visualização de biomoléculas.
- Previsão de estrutura de proteínas - Modelos de homologia e ferramentas AI.
- Introdução a métodos de simulação e modelação de proteínas: de mecânica quântica a mecânica molecular.
- Introdução a técnicas de previsão de interação molecular: docking proteína-ligando e proteína-proteína.
- Introdução a Simulações de dinâmica molecular: protocolos, ensembles, potenciais, interações de curto e longo alcance, force fields.
- Análise de resultados de Simulações de proteínas.
- Modelos e simulações coarse-grained de sistemas biomoleculares.