Biologia Computacional Livre

Biologia Computacional LivreBiologia Computacional Livre
Alex Camargo
alexcamargoweb@gmail.com
UNIVERSIDADE DA REGIÃO DA CAMPANHA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E AMBIENTAIS
CURSO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO
FLISOL/BRASIL
Abril/2017Logo Flisol POP-C
Autor: Xavier Araque - xavieraraque.com

2
I. Organização da palestra
Esta apresentação está organizada da seguinte maneira:
 Apresentação
 Objetivos
 O que é Biologia Computacional?
 Tecnologias para Biologia Computacional livre
 Quer estudar?
 Agradecimentos
 Referências
Biologia Computacional Livre Alex Camargo
Logo Flisol POP-C
Mail: xavieraraque@gmail.com
Twitter: @rendergraf
Licencia: Creative Commons
Fuente: SVG
Fuente de letra: Ninguna (vectores)
Herramienta: Inskcape 0.48.4
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

3
II. Apresentação
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

4
II. Apresentação
Formação acadêmica:
 Bacharel em Sistemas de Informação (URCAMP, 2011)
TCC: Web sistema integrado a uma rede social para
academias de ginástica.
Orientador: Prof. Abner Guedes
 Especialista em Sistemas Distribuídos com Ênfase em
Banco de Dados (UNIPAMPA, 2013)
TCC: Interligando bases de dados do sistema Controle de
Marcas e Sinais utilizando o MySQL Cluster.
Orientador: Prof. Érico Amaral
Coorientador: Prof. Rafael Bastos (IDEAU)
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

5
II. Apresentação
Formação acadêmica:
 Mestre em Engenharia de Computação (FURG, 2017)
Dissertação: EN-MUTATE: predição do impacto de mutações
pontuais em proteínas utilizando Ensemble Learning.
Orientadora: Profa. Karina Machado
Coorientador: Prof. Adriano Werhli
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

6
II. Apresentação
Experiência profissional:
 Programador web
Local: Prefeitura Municipal de Bagé
Setor: Núcleo de Tecnologia da Informação - NTI
 Professor
Local: Capacitar Escola Técnica
Disciplinas: Banco de Dados e Análise de Sistemas
 Professor
Local: Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA
Disciplinas: Algoritmos e Programação, Laboratório de
Programação I e Laboratório de Programação II
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

7
II. Apresentação
Projetos acadêmicos:
 Bioinformática Estrutural de Proteínas: modelos,
algoritmos e aplicações biotecnológicas.
Universidade: FURG/UFMG/UFPB
Área: Bioinformática
 Algo+: um portal para o apoio ao ensino de Algoritmos.
Universidade: UNIPAMPA
Área: Informática na educação
 Revisor do periódico ICCEEg (ISSN 2236-0093)
Universidade: FURG
Área: Multidisciplinar
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

8
III. Objetivos da palestra
Dentre os objetivos, podem ser elencados:
 Compreender os desafios enfrentados pela Biologia
Computacional.
 Explorar tecnologias no contexto de software livre.
 Motivar novos bioinformatas.
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
"Aprender o que eu já sei não tem graça." - Prof. Gerson Leiria (UNIPAMPA)

9
1. O que é Biologia Computacional?
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

10
1.1. Introdução
A Biologia Computacional pode ser definida como o emprego de
ferramentas computacionais no estudo de problemas e questões
biológicas, abrangendo diversas áreas do conhecimento.
 Bioinformática tradicional: problemas relacionados a
sequências de nucleotídeos e aminoácidos.
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

11
1.1. Introdução
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 1: Representação de sequências de nucleotídeos e aminoácidos.

12
1.1. Introdução
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 2: From human beings to DNA

13
1.1. Introdução
A Biologia Computacional pode ser definida como o emprego de
ferramentas computacionais no estudo de problemas e questões
biológicas, abrangendo diversas áreas do conhecimento.
 Bioinformática tradicional: problemas relacionados a
sequências de nucleotídeos e aminoácidos.
 Bioinformática estrutural: questões biológicas de um ponto
de vista tridimensional.
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

14
1.1. Introdução
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 3: Representação do fluxo de informação em sistemas biológicos.

15
1.1. Introdução
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 4: Representação de estruturas tridimensionais de proteínas.

16
1.1. Introdução
Podemos traçar como momento chave o início da década de 1950,
quando a revista Nature publicou o trabalho sobre a estrutura em
hélice da molécula de DNA por Watson e Crick.
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

17
1.1. Introdução
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 5: Watson e Crick em frente a um modelo da hélice de DNA.

18
1.1. Introdução
 Projeto Genoma Humano - PGH (1990-2000).
SEQUENCIAR É UMA COISA, ENTENDER É OUTRA.
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

19
1.1. Introdução
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 6: Revsta Nature de 2001.

20
1.1. Introdução
 Estratégias de planejamento de fármaco$.
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

21Biologia Computacional Livre Alex Camargo
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 7: How are drugs designed and developed?

22
1.1. Introdução
 Estratégias de planejamento de fármaco$.
 Emprego de ferramentas computacionais.
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

23Biologia Computacional Livre Alex Camargo
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 8: Design computacional de fármacos.
1.1. Introdução

24
1.2. Problemas alvo
Considerando o tipo de informação manipulada, os problemas e
questões abordados pela Biologia Computacional podem ser
agrupados em:
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

25
1.2. Problemas alvo
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 9: Metodologias que lidam com sequências (verde) e metodologias envolvidas com
estruturas tridimensionais (laranja).

26
1.2. Problemas alvo
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 10: Integração das áreas de conhecimento.

27
1.3. Tendências e desafios
Como uma área em rápido desenvolvimento, a Biologia
Computacional exige de seu praticante uma constante atenção a
novas abordagens, métodos, requerimentos e tendências.
 Manipulação de dados
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

28
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 11: Genoma Humano em um arquivo.

29
 Processamento paralelo
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

30
1.3. Tendências e desfios
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 12: Dinâmica molecular de proteínas

31
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 13: Comparação entre tempo de execução em software para dinâmica molecular
(CPU versus GPU)

32
 Processamento paralelo
 Aprendizado de máquina
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

33
1.3. Tendências e desfios
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 14: Etapas que constituem o processo de KDD (Knowledge Discovery in Databases).

34
1.4. Biologia computacional na prática
"Two months in the lab can easily save an afternoon on the
computer." - Dr. Alan Bleasby
 Avanços tecnológicos = Carreiras em alta.
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

35
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 15: As 20 carreiras em alta (Guia Veja, 2011).

36
 A bioinformática e a genética avançam no diagnóstico e
tratamento de doenças.
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

37
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 16: Unicamp utiliza sequenciadores para estudos de genomas e pequenas listas de
genes. Foto: Divulgação/Unicamp.

38
 A bioinformática e a genética avançam no diagnóstico e
tratamento de doenças.
 Cientistas revelam estrutura do vírus da zika pela primeira vez.
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

39
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 17: Representação da estrutura do vírus da zika.

40
2. Tecnologias para Biologia
Computacional livre
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

41
2.1. Bio-Linux
O Bio-Linux é baseado no Ubuntu e oferece mais de 500 programas
com foco na bioinformática.
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 18: DistroWatch.com: Bio-Linux.

42
2.2. Open Bioinformatics Foundation
É um grupo sem fins lucrativos dedicado a promover a prática e
filosofia de desenvolvimento Open Source e Open Science dentro
da comunidade de pesquisa biológica.
 Realização anual da Bioinformatics Open Source Conference
(BOSC).
 Apoio a eventos "Hackathon" centrados no desenvolvimento.
 Cresceu a partir dos projetos voluntários BioPerl, BioJava e
BioPython.
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

43
2.2.1 BioPHP
O objetivo deste projeto é compartilhar conhecimentos usando um
serviço Wiki-like. Classes, funções e mini-ferramentas podem ser
editados por usuários registrados.
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

44
2.2.1 BioPHP
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 19: BioPHP website.

45
2.2.1 BioPHP
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 20: BioPHP exemplo.

46
2.2.2 BioPython
É uma coleção open source de ferramentas. Contém classes para
representar sequências biológicas, sendo capaz de ler e gravar em
uma variedade de formatos de arquivo.
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

47
2.2.2 BioPython
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 21: BioPython website.

48
2.2.2 BioPython
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 22: BioPython exemplo.

49
2.2.3 BioJS
É um projeto open source para dados de bioinformática na web.
Seu objetivo é desenvolver uma biblioteca de componentes
JavaScript para visualização de dados biológicos.
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

50
2.2.3 BioJS
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 23: BioJS website.

51
2.2.3 BioJS
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 24: BioJS exemplo.

52
3. Quer estudar?
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

53
3. Quer estudar?
Está interessado no assunto?
 Programa de Pós-Graduação em Computação Aplicada
(UNIPAMPA)
Mestrado
http://cursos.unipampa.edu.br/cursos/ppgcap/
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

54
3. Quer estudar?
(UNIPAMPA)
Mestrado
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 25: PPGCAP UNIPAMPA.

55
3. Quer estudar?
(UNIPAMPA)
Mestrado
 Programa de Pós-Graduação em Computação (FURG)
Mestrado
http://ppgcomp.c3.furg.br/
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

56
3. Quer estudar?
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 26: PPGCOMP FURG.

57
3. Quer estudar?
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 27: COMBI-LAB FURG.

58
3. Quer estudar?
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 28: COMBI-LAB FURG.

59
3. Quer estudar?
(UNIPAMPA)
Mestrado
 Programa de Pós-Graduação em Computação (FURG)
Mestrado
http://ppgcomp.c3.furg.br/
 Programa Interunidades de Pós-Graduação em
Bioinformática (UFMG)
Mestrado e Doutorado
http://pgbioinfo.icb.ufmg.br
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

60
3. Quer estudar?
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 29: Programa Interunidades de Pós-Graduação em Bioinformática (UFMG).

61
IV. Agradecimentos
Deem graças em todas as circunstâncias, pois esta é a vontade de
Deus para vocês em Cristo Jesus. 1 Tessalonicenses 5:18
 DASI - URCAMP
 Profa. Maria Elaine Leon
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

62
Referências
https://pt.slideshare.net/AdrianaDantas2/introduo-a-bioinformatica?
qid=3ffd1526-5c7f-434a-80be-7499b0815f04&v=&b=&from_search=13
https://pt.slideshare.net/genomika/como-seu-dna-com-a-bioinformtica-pode-
revolucionar-o-diagnstico-clnico-no-conhecimento-do-seu-corpo?qid=3ffd1526-
5c7f-434a-80be-7499b0815f04&v=&b=&from_search=9
https://pt.slideshare.net/JTADrexel/bioinformatics-2512758?qid=3594f6c5-d7a5-
4875-a846-f94a06166dbf&v=&b=&from_search=1
https://pt.slideshare.net/CinciasGenmicas/carreira-em-bioinformtica-e-
biotecnologia?qid=3ffd1526-5c7f-434a-80be-
7499b0815f04&v=&b=&from_search=42
http://www.labnetwork.com.br/destaque/a-bioinformatica-e-a-genetica-avancam-
no-diagnostico-e-tratamento-de-doencas/
http://g1.globo.com/bemestar/noticia/2016/03/cientistas-revelam-estrutura-do-
virus-da-zika-pela-primeira-vez.html
https://distrowatch.com/table.php?distribution=biolinux
Elaboração de dissertação Alex Camargo
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

63
Referências
http://www.open-bio.org/wiki/Main_Page
http://www.biophp.org/
http://biopython.org/
http://biojs.io/
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00

64
Referências
http://www.open-bio.org/wiki/Main_Page
http://www.biophp.org/
http://biopython.org/
http://biojs.io/
Logo Flisol POP-C
Fuente: SVG
Colores:
hFF8E2A - rgb 255,142,042
h0055D4 - rgb 000,085,212
hCCFF00 - rgb 204,255,00
Figura 30: Referência inidicada.

Biologia Computacional Livre

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais de Alex Camargo

Mais de Alex Camargo (20)

Biologia Computacional Livre