Bioinformatika irakasgaia Bioinformatikaren printzipio orokorrak zehazki lantzen dituen Biokimika eta Biologia Molekularra graduko irakasgai bakarra da, nahiz eta arloa azkar hazten ari den eta beste irakasgai batzuetan tresna gisa erabiltzen den.



Biologia Molekularraren arloan eman diren aurrerapen teknologiko garrantzitsuek datu esperimentalen egundoko kantitatea sorrarazi dute. Horrek ezagutza arlo berrien jaiotzea bideratu du, hala nola, genomika, proteomika, transkriptomika, lipidomika, glikomika, metabolomika eta interaktomika. Honela, informazio guzti hori bildu, kudeatu eta analizatzeko ezinbestekoa izango da ordenagailuak, programa informatikoak eta algoritmoak erabiltzea. Ondorioz, Bioinformatika galdera biologikoei erantzuna emateko konputazio metodoak erabiltzen dituen zientziaren arlo berria da.



Oinarrian, Bioinformatikak hiru aktibitate mota hartzen ditu barne:



1.- Datu biologiko kantitate handiak bildu eta kudeatzeko gai diren datu baseen sorrera. Ahal izanez gero, datu baseak internet bidez izan beharko dira eskuragarri eta euren erabilera errazten duen diseinu intuitibo bat eduki beharko dute.

2.- Datuen arteko erlazioak ezartzea baimentzen duten algoritmoak garatzea (adibidez, sekuentziak edo gene adierazpeneko patroiak konparatzeko).

3.- Informatika-tresna intuitibo eta erabilerrazak garatzea eta inplementatzea, datu biologikoak hautatu, antolatu eta aztertzea ahalbidetu eta informazioaren interpretazioa errazten dutenak.



Irakasgaian lantzen diren helburu nagusiak hauek dira:



1.- Ikasleak interneten eskuragarri dauden atari bioinformatiko nagusietan erabilgarri dauden errekurtsoetan trebatu (NCBI, SIB, EBI), hauetatik beharrezko informazio guztia modu azkar eta eraginkor batean lortu ahal izateko.

2.- Ikasleei bioinformatikan erabilienak diren datu base eta erremintekin erlazionatutako ezaguera sendoak eman. Internetera konektatuta dagoen ordenagailu bat daukan edozein pertsonak doako moduan erabil ditzakeenak deskribatuko dira bakarrik.

3.- Lortutako informazioa interpretatzeko eta horren garrantzia eta esanahi biologikoa determinatzeko irizpide eta ahalmena daukaten ikasleak trebatzea.



Irakasgaiak taldean egiten diren hainbat prestakuntza-baliabide erabiltzen ditu. Baliabide horiek ikaskuntza autonomoa errazten dute, ikasgaiarekiko interesa pizten dute eta pentsamendu kritikoa eta arrazoiketa sustatzen dituzte.



Irakasgai hau ikasteko ez da informatikako ezagutza sakonik eduki behar, baina komenigarria da 2. mailan irakasten diren Genetika eta Proteomika eta Proteinen Egitura eta Ingeniaritza, eta hirugarren ikasturteko lehen lauhilekoan ikasten den Biologia Molekularreko Metodoak nahitaezko irakasgaiak ikasi izana, landuko dituzten datu biologikoak eta horiek lortzeko metodoak ulertzeko. Era berean, irakasgai honetako edukiak interesgarriak dira azken ikasturtean ematen diren hautazko irakasgaietan aurrera egiteko, hala nola Biologia Molekularrean Sakontzea, Sistemen Biologia, Genomika, edo Eboluzio Molekularra.



Irakasgaia oso baliagarria da Biozientzietako edozein graduaturen jardun profesionalerako. Gaur egun, bioinformatikaren profila asko eskatzen da, bai ikerketa-zentro publikoetan, bai enpresa pribatuan; izan ere, ikerketa-proiektuetan ohikoak diren datu-kopuru handiak kudeatzeko ezinbestekoa izateaz gain, Bioinformatikari esker, posible da in silico esperimentuak egitea (ordenagailuak erabiltzea eskatzen dutenak), ikerketetan aurrera egitea ahalbidetzen dutenak, denbora eta dirua aurreztuz.

Ikasgaia ikastean, gaitasun hauek eskuratzen dira:

Gaitasun orokorrak:

T5. Eskuratutako jakintzak lanbide-munduan aplikatzeko trebetasunak sustatzea.

T17. Prozesu biologikoak kuantitatiboki aztertzeko gaitasuna garatzea.

T20. Arloaren berezko datu eta emaitza esperimentalak behar bezala aztertu eta interpretatzea.



Gaitasun espezifikoak:

MO4.6 - Iturri bibliografikoetatik eta datu-base biologikoetatik informazioa ateratzea eta tresna bioinformatikoekin aztertzea



Zeharkako gaitasunak:

T1. Metodo zientifikoa aplikatzean analisi, sintesi eta arrazoiketa kritikorako gaitasuna garatzea.

T2. Ikaskuntza autonomoa eta egoera berrietara egokitzeko ahalmena garatzea.

T3. Ideiak helaraztea, entzule profesionalei eta profesionalak ez direnei jakinaraztea eta atzerriko hizkuntzen (eta, bereziki, ingelesaren) erabilera bultzatzea.

T4. Diziplina anitzeko eta kultura anitzeko taldeetan lankidetzan aritzea eta lan egitea, genero-berdintasuna errespetatuz



Irakasgaia amaitzean, honako hauek dira ebaluatuko diren ikastearen emaitza espezifiko eta neurgarriak:

1.- Molekulen datu base desberdinak maneiatzeko gai dira bai datuak sartu zein informazioa modu azkar eta eraginkorrean ateratzeko.

2.- Proteina eta azido nukleiko sekuentziak analizatzeko gai dira hauetatik ahal den informazio kantitate handiena ateratzeko.

3.- Sekuentziak alderatzeko gai dira bai homologia erlazioak ezartzeko zein patroi, motibo edo domeinu kontserbatuak identifikatzeko.

4.- Iragarpen erremintak (estruktura zein funtzioa) erabiltzeko gai dira lortutako emaitzak modu kritikoan ebaluatzeko ahalmena izanik.

5.- Next Generation Sequencing proiektuetatik eta beste proiektu omiko batzuetatik lortutako datuen analisiaren oinarriak ezagutzen dituzte.

6. In silico ikerketako lan errazak planifikatzen eta gauzatzen dituzte taldean, eta ikuspegi biologikotik lortutako emaitzak kritikoki interpretatu eta ebaluatzen dituzte.

7.- Bere aktibitate profesionalaren funtsezko alderdiak bere alorreko (edo antzekoak) beste profesionalei zein espezializatu gabeko publiko bateri komunikatzeko gai dira.

1.- EDUKI TEORIKOA

50 minututako 30 klase erabiliko dira ondorengo gai-zerrenda azaltzeko:



I ATALA- SARRERA

1. gaia- Sarrera. Bioinformatikaren definizioa eta aplikazioak

2. gaia- Sekuentzia biologikoak. Azido nukleiko eta proteinetatik ateratako informazioa. Sekuentzia biologikoen modelo matematikoak. Sekuentzien analisi estatistikoak.



II. ATALA- DATU BASEAK ETA SEKUENTZIEN ANOTAZIOA

3. Datu baseetarako sarrera. Sekuentzien anotazioa. Sekuentzia-formatuak.

4. gaia- Nukleotido sekuentzien anotazioa. Sekuentzia kodetzaileen lokalizazioa. Elementu erregulatzaileen lokalizazioa.

5. gaia- Azido nukleikoen datu-baseak. GenBank-ENA-DDBJ: Erregistroen egitura. Ezaugarrien taula. Bilaketa estrategiak.

6. gaia- Proteina sekuentzien anotazioa. Parametro fisiko-kimikoen zehaztea. Proteasen mozketa puntuak. Aldaketa postranskripzionalen guneak. Seinale sekuentziak. Domeinuak.

7. gaia- Proteinen datu-baseak. UNIPROT-KB. Erregistroen egiturak. Ezaugarrien taula. Bilaketa estrategiak.



III. ATALA- SEKUENTZIEN ANALISIA

8. gaia- Sekuentzien konparaketa. Sekuentzia homologoak (ortologo, paralogo eta xenologoak). Lerrokatze motak. Puntuazio sistemak. Ordezkapen-matrizeak (PAM, BLOSUM). Penalizazioak.

9. gaia- Bi sekuentzien lerrokatzea. Indar Gordinaren (“Fuerza Bruta”) algoritmoa. Puntu diagrama (dot plot). Programazio dinamikoaren algoritmoa. Algoritmo heuristikoak.

10. gaia- NCBI-ren BLAST tresna. Programaren aldaerak. Emaitzen analisia.

11. gaia- Sekuentzia anitzen lerrokatzea (multiple sequence alignment, MSA). Programazio dinamikoaren algoritmoak. Algoritmo heuristikoak. Lerrokatzeen edizioa.

12. gaia- Motibo kontserbatuak: motiboak, patroiak, arauak, hatz-markak, blokeak, profilak, Markov-en ezkutuko modeloak. Datu base sekundarioak.

13. gaia.- Analisi filogenetikoak



IV ATALA- NGS DATUEN ANALISIA ETA HURBILKETA OMIKOAK

14. gaia- ADN sekuentzien analisia. Genomika.

15. gaia.- Adierazpen genikoaren analisia. Transkriptomika.

16. gaia.- Proteinen sekuentziazio metodoak. Proteomika.

17. gaia.- Analisi bioinformatikorako sarrera familien eta bidezidorren mailan.



2.- ORDENAGAILU PRAKTIKAK

Jardute praktiko hauek burutzeko 4 ordutako 5 saio egingo dira.



1.- Nukleotido sekuentzien datu base primarioak (GenBank).

2.- Proteina sekuentzien datu base primarioak (Uniprot-KB).

3.- Bi sekuentzien lerrokatzea.

4.- Sekuentzia anitzen lerrokatzea.

5.- Azterketa omikoak.



3.- GELAKO PRAKTIKAK

50 minututako 5 saio erabiliko dira ariketa mota desberdinak lantzeko:



1.- Sekuentzien analisiak.

2.- Markov-en ezkutuko modeloak.

3.- Sekuentzien lerrokatzea programazio dinamikoko algoritmoen bidez.

4.- Posizioaren puntuazio espezifikoko matrizeak (PSSM).





4.- MINTEGIAK

50 minututako 5 saio erabiliko dira taldeka prestatutako gairen baten inguruko mintegiak aurkezteko. Parte-hartzea eta eztabaida bultzatuko dira. Irakasleak moderatzailea izango da.



Mintegietako gaien adibideak:

Markov-en ezkutuko modeloak

Lerrokatze puntuaziorako matrizeak

Lerrokatze penalizazio-sistemak

Programazio dinamikoko algoritmoak

Datu-baseak

Sekuentzia kodetzaileen bilaketa

Motibo kontserbatuen azterketa

NGS datuen analisia

Sare neuronalak eta adimen artifiziala

Eskola magistralak (30 ordu presentzial eta 45 ordu ez presentzial)

Ikasgelan irakatsiko dira. Oinarrian Power Point aurkezpenak izango dira, baita bideoren bat ere.



Gelako praktikak (5 ordu presentzial eta 7,5 ordu ez presentzial)

Ikasgelan irakatsiko dira eta teorian azaldutako ariketa mota desberdinak egiteko erabiliko dira.



Ordenagailu praktikak (20 ordu presentzial eta 30 ordu ez-presentzial)

Ordenagailu geletan burutuko dira eta oinarria interneten eskuragarri dauden baliabide desberdinak erabiltzea izango da teorian azaldutako gai desberdinekin erlazionatuta dauden hainbat ariketa praktiko betetzeko. Atal honetarako erabilitako metodologia proiektuetan oinarritutako ikaskuntza da.



Mintegiak (5 ordu presentzial eta 7,5 ordu ez-presentzial)

Ikasgelan emango dira. Mintegi bakoitzerako, ikasleek proposatutako gaiari buruzko dokumentazioa landu behar dute aldez aurretik. Ikasleen parte-hartzea eta eztabaida bultzatuko da. Irakasleak moderatzaile lana egingo du.



Ikasleek tutoretzak erabil ditzakete zalantzak argitzeko.

• Ebaluazio Jarraituaren Sistema
• Azken Ebaluazioaren Sistema
• Kalifikazioko tresnak eta ehunekoak:
  • Garatu beharreko proba idatzia (%): 25
  • Test motatako proba (%): 25
  • Praktikak egitea (ariketak, kasuak edo buruketak) (%): 10
  • alde lanak (arazoen ebazpenak, proiektuen diseinuak) (%): 30
  • Lanen, irakurketen... aurkezpena (%): 10

Ikasgaiaren ebaluazioa modu mistoan egingo da: lauhilekoan zehar emango den ebaluazio jarraia eta azterketa baten bidez burutuko den azken ebaluazioa. Ondorengo irizpideak jarraituko dira:



1.- Azterketa (%50): azterketa test, galdera orokor eta ariketekin osatua egongo da. Irakasgaia gainditu ahal izateko derrigorrezkoa izango da idatzizko azterketa gainditzea. Azterketa ez gainditzekotan, beste irakaskuntza atal guztietan lortutako puntuazioak ondorengo deialdietarako gordeko dira.

2.- Ordenagailu praktikak (%30): etortzea eta lanak entregatzea derrigorrezkoa da.

3.- Gelako praktikak (%10): etortzea eta lanak entregatzea derrigorrezkoa da.

4.- Mintegiak (%10): etortzea,eta lanak entregatzea derrigorrezkoa da. Aurkezpena eta ikasleen parte hartzea kontuan hartuko da.



Irizpide horiek aldatu ahal izango dira ikasgaiaren programa ikasturtean zehar garatu den moduaren arabera, eta edozein aldaketa ikasleei jakinaraziko zaie azterketa egin aurretik.



Nolanahi ere, ikasleak azken ebaluazio sistemaren bidez ebaluatua izateko eskubidea edukiko du, etengabeko ebaluazio-sisteman parte hartu arren. Honetarako, ikasleak idatziz aurkeztu beharko dio irakasle arduradunari ebaluazio jarraiari uko egiteko nahia. Horretarako, 9 asteko epea izango dute, lauhilekoaren hasieratik, fakultatearen egutegi akademikoaren arabera.



Etengabeko eta amaierako ebaluazioan parte hartzen duten ikasleentzat, nahikoa izango da azken azterketara ez aurkeztea irakasgaiaren azken kalifikazioa ez aurkeztua izateko.



Ebaluazio-probak egiten diren bitartean, debekatuta egongo da liburuak, oharrak edo apunteak erabiltzea, bai eta telefono edo bestelako gailu elektroniko edo informatikoak erabiltzea ere. Jokabide makur edo iruzurrezkoa izanez gero, UPV/EHUko ebaluazio probetan eta lan akademikoetan jokabide makur eta iruzurrezkoak eragozteari eta etika akademikoari buruzko protokoloan xedatutakoa aplikatuko da.

Ebaluazio-irizpideak ohiko azterketako berberak izango dira. Salbuespenezko egoeretan, irizpideak ikaslearekin ezarriko dira. Ebaluazio jarraituaren emaitza positiboak gordetzen dira, ikasleak ikasturtean zehar lortutakoak. Emaitza negatiboak izanez gero, amaierako ebaluazio-proba kalifikazioaren % 100 izango da. Nahikoa izango da azken azterketara ez aurkeztea irakasgaiaren azken kalifikazioa ez aurkeztua izateko



Ebaluazio-probak egiten diren bitartean, debekatuta egongo da liburuak, oharrak edo apunteak erabiltzea, bai eta telefono edo bestelako gailu elektroniko edo informatikoak erabiltzea ere.

eGelan eskura jarritako irakaskuntza materiala.

Oinarrizko bibliografia

- Understanding bioinformatics. Marketa Zvelebil and Jeremy O. Baum. Garland Science (2008).

- Bioinformatics and Functional Genomics (3rd edition). Jonathan Pevsner. Wiley Blackwell (2015).

- Bioinformatics. Sequence and genome analysis. (2nd edition) David W. Mount. CSHL Press (2004).

- Essential bioinformatics. Jin Xiong. Cambridge University Press (2006).

- Bioinformatics for dummies (2nd edition) Jean-Michel Claverie y Cedric Notredame. Wiley Publishing Inc. (2007).

- Introducción a la bioinformática. T. K. Attwood y D. J. Parry-Smith. Prentice Hall (2004).

- Advances in Bioinformatics. Vijai ¬Singh and Ajay¬Kumar. Springer (2021)

- Essentials of Bioinformatics, Volume I. Understanding Bioinformatics: Genes to Proteins. Noor¬ Ahmad¬ Shaik, Khalid ¬Rehman¬ Hakeem, Babajan¬ Banaganapalli and Ramu Elango. Spinger (2019)

Gehiago sakontzeko bibliografia

- Biological sequence analysis. Probabilistic models of proteins and nucleic acids. R. Durbin, S. Eddy, A. Krogh y G. Nitchison. Cambridge University Press (2006).
- Introduction to computational genomics. Nello Cristianini and Matthew W. Hahn. Cambridge University Press (2007).
- Essentials of Bioinformatics, Volume II. In Silico Life Sciences: Medicine. Noor¬ Ahmad¬ Shaik, Khalid ¬Rehman¬ Hakeem, Babajan¬ Banaganapalli & Ramu Elango. Spinger (2019)

Aldizkariak

WIREs Computational Molecular Science
Bioinformatics
PLOS Computational Biology
Briefings in Bioinformatics
Database
Nucleic Acid Research (Database issue)

Web helbideak

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/
http://www.ebi.ac.uk/
http://www.expasy.org/
https://usegalaxy.org/