Кто читает:: Департамент информатики

Статус:: Курс по выбору

Когда читается:: 1-й курс, 4 модуль

Дополнительные материалы в LMS Задать вопрос

Аннотация

Курс «Введение в структурную биологию» знакомит студентов с пространственной организацией молекул белков и физическими принципами их фолдинга, а затем переходит к экспериментальным методам определения пространственной структуры макромолекул: методам на основе спектроскопии, макромолекулярной кристаллографии, ЯМР и криоэлектронной микроскопии — с разбором конкретных примеров. Особое внимание уделяется восприятию биомолекул как физических объектов и пониманию того, откуда и каким образом получаются структурные и биофизические данные. Курс ориентирован на биоинформатиков и призван расширить их научный кругозор, познакомив с яркими и изящными задачами структурной биологии белков.

Цель освоения дисциплины

Сформировать у магистрантов целостное представление о структурной организации биомакромолекул и выработать практические навыки применения структурных данных и вычислительных методов для решения задач биоинформатики, функциональной аннотации и анализа молекулярных взаимодействий.

Планируемые результаты обучения

Соотносит уровни структурной организации с методами их исследования.
Идентифицирует элементы вторичной структуры и доменную организацию в белковых цепях. Анализирует вклад отдельных взаимодействий в стабильность нативной конформации
Различает конформационные состояния нуклеиновых кислот и их функциональные следствия.
Интерпретирует структурные данные о комплексах нуклеиновых кислот с белками
Распознает архитектурные типы мембранных белков по структурным данным.
Связывает структурные особенности каналов и рецепторов с их функциональной ролью
Различает принципы и ограничения ключевых экспериментальных методов. Оценивает качество структурных моделей по валидационным метрикам.
Осуществляет программный доступ и извлечение структурных данных из публичных репозиториев.
Интегрирует структурную информацию с данными о последовательностях и функциях.
Применяет алгоритмы структурного выравнивания для идентификации функционально значимых мотивов. Формулирует гипотезы о функции белка на основе структурного сходства.
Анализирует контактные карты и классифицирует лиганды по функциональной роли. Использует структурные данные для оценки «drugability» карманов связывания.
Оценивает применимость методов предсказания структуры для конкретных задач. Интерпретирует метрики достоверности AI-моделей и формулирует ограничения их использования.
Проектирует вычислительный анализ, интегрирующий структурные данные с геномными и транскриптомными. Интерпретирует функциональные последствия генетических вариантов в структурном контексте.

Содержание учебной дисциплины

Тема 1. Введение. Исторические и методологические основы структурной биологии
Тема 2. Основы структурной организации белков
Тема 3. Структурная организация нуклеиновых кислот
Тема 4. Мембранные белки и липидные системы
Тема 5. Методы экспериментального определения структур
Тема 6. Базы данных структурной биологии и их использование в вычислительных задачах
Тема 7. Структурная аннотация функций и поиск мотивов
Тема 8. Анализ белок-лигандных взаимодействий и структура-ориентированный дизайн
Тема 9. Вычислительные методы в структурной биологии: от моделирования до AI
Тема 10. Интеграция структурных данных в биоинформатические пайплайны

Элементы контроля

Экзамен
Практическая работа №1
Практическая работа №2

Промежуточная аттестация

2026/2027 4th module
0.2 * Экзамен + 0.4 * Практическая работа №1 + 0.4 * Практическая работа №2

Список литературы

Авторы

Елисеев Игорь Евгеньевич
Любавина Светлана Вячеславовна

Магистерская программа «Вычислительная биология и биоинформатика»

Контакты

Контакт-центр

Введение в структурную биологию

Программа дисциплины