Sequenziamento e Assemblaggio del Genoma con la Teoria dei Grafi

La biologia moderna si basa sulla capacità di leggere il DNA, eppure la tecnologia non è ancora in grado di elaborare un intero genoma in un'unica passata. Questo corso esplora l'affascinante sfida computazionale di assemblare milioni di piccoli frammenti genetici per rivelare il quadro completo del genoma di un organismo. Scoprirai come l'intersezione tra biologia e informatica ci permette di risolvere enigmi complessi che sono essenziali per la medicina personalizzata e la ricerca evolutiva. Attraverso questo curriculum basato su testo, ti trasformerai da principiante a qualcuno che comprende la spina dorsale algoritmica della bioinformatica. Imparerai a rappresentare i dati biologici come strutture matematiche e ad applicare schemi logici per trovare la sequenza più probabile di nucleotidi. Cosa imparerai: - Comprendere i vincoli biologici fondamentali del sequenziamento del DNA e la necessità dell'assemblaggio dei frammenti. - Applicare concetti della teoria dei grafi, inclusi i grafi di De Bruijn, per organizzare e connettere sequenze genetiche sovrapposte. - Esplorare la logica degli algoritmi a forza bruta e le loro specifiche applicazioni nel sequenziamento di piccole proteine e peptidi. - Confrontare gli approcci tradizionali di sequenziamento a lettura breve (short-read) con i moderni paradigmi computazionali a lettura lunga (long-read). - Padroneggiare la terminologia della bioinformatica, dai k-mers e contigs ai percorsi Euleriani. - Esercitarsi a risolvere sfide di assemblaggio attraverso esercizi algoritmici scritti e scenari basati sulla logica. Il corso inizia con la terminologia essenziale e le basi biologiche del DNA prima di passare ai metodi specifici basati sui grafi utilizzati nei laboratori moderni. Progredirai attraverso spiegazioni scritte della logica di assemblaggio, seguite da scomposizioni passo-passo degli algoritmi che rendono possibile la ricostruzione del genoma. Questo corso è progettato per principianti interessati all'intersezione tra scienze della vita e programmazione. Non è richiesta alcuna esperienza precedente in bioinformatica o matematica avanzata per iniziare. Entra nel mondo della biologia computazionale e inizia a decodificare il linguaggio della vita.