El Diplomado está diseñado para brindar al alumno una formación teórico-práctica en bioinformática estructural. A lo largo del programa, el participante aprenderá los fundamentos de la estructura de proteínas desde 1D hasta 4D, el análisis de interacciones no covalentes entre ligandos y proteínas, y la aplicación de herramientas computacionales para realizar estudios de acoplamiento molecular (docking) y dinámica molecular en sistemas complejos, incluyendo entornos de membrana. Este diplomado es impartido por un profesor-investigador con experiencia y publicaciones científicas internacionales en el área. Se sugiere tener formación básica en biología molecular, química general o bioquímica, y conocimientos introductorios en bioinformática o manejo de archivos estructurales (como PDB). Este diplomado es ideal para estudiantes, investigadores y profesionales interesados en el diseño racional de fármacos, el análisis estructural de biomoléculas, la farmacología computacional y el desarrollo de proyectos de investigación académica o aplicada en biomedicina, biotecnología o la industria farmacéutica.

​

TEMARIO

 

Módulo 1

Visualización y Modelado de Proteínas

(Dr Lenin Domínguez Ramírez, SNI-2)

Presentación

• I Las ventajas de usar UCSF Chimera para el análisis de estructuras obtenidas por difracción de rayos X

• II. UCSF Chimera (1.16)

1. ¿Qué es UCSF Chimera?

2. ¿Cómo funciona?

3. ¿Con qué estructuras funciona?

• III. Ventanas básicas

1.  Ventana principal

2.  Ventana de modelos

3.  Ventana lateral

4.  Generalidades de otras ventanas

• IV. Uso del ratón

1.  Tipo de interacciones con el ratón

2.  Como modificar la interacción usando el ratón

3.  Limitaciones

•  Visualización básica e interacción.

1.  Listones, hélices, láminas.

2.  Estructura secundaria por colores

3.  Átomos, esferas, esferas con escala y más

• VI. Visualizaciones predefinidas.

1.  Estructura secundaria

2.  Todos los átomos.

3.  Superficie hidrofóbica.

4.  Siluetas, color de fondo, niebla y más.

5.  Archivado de imagen.

6.  Archivado de representación.

• VII. Etiquetas y colores.

1.  Selecciones de átomos, residuo, y molécula.

2.  Etiquetar y configuración de la etiqueta.

3.  Colores de la selección.

• VIII. Distancias, puentes de hidrógeno y contactos

1.  Selección de átomos o centroides.

2.  Selección de átomos, ínter-molécula o intramolecular.

3.  Selección he interpretación.

4.  Archivado.

• IX. Ángulos, rotameros y choques.

1.  Selección de átomos.

2.  Selección y modificación.

3.  Selección de átomos e interpretación.

• X. Superficies y atributos.

1.  Cálculo de superficies

2.  Representación de superficies

3.  Mapeo de propiedades a la superficie.

• XI. Superposición de estructuras y secuencias.

1.  Superposición de monomeros

2.  Superposición de multímeros

3.  Superposición de secuencias

• XII. Análisis de estructuras, ligandos y heteroátomos.

1.  Aplicando los principios aprendidos.

• XIII. Preparación y reparación de estructuras para docking.

1.  Remoción del solvente.

2.  Remoción de iones.

3.  Reemplazo de cadenas laterales.

4.  Adición de hidrógenos.

5.  Adición de cargas

• XIV. Visualización de resultados de docking (autodock, vina o ADFR)

1.  Autodock Vina

2.  ViewDock

• XV. Archivado de resultados.

1.  Salvado de sesiones.

Módulo 2

Curso de Docking Flexible Proteína-Ligando 

(Dr Lenin Domínguez Ramírez, SNII-2)

• I. Presentación

A. Interacciones proteína ligando, cambios conformaciones y catálisis

• II. Línea de comandos básica

A. Determinar la ubicación de los archivos

B. Listar los archivos

C. Visualización básica

D. Nomenclaturas recomendadas

E. Trabajo remoto

• III. Introducción a ADFR

A. ¿Qué es AGFR/ADFR?

B. ¿Por qué ADFR?

C. Ventajas y limitaciones

IV. Obtención de los archivos básicos

A. RCSB, base de datos de proteínas

B. Estructuras determinadas por rayos X

C. UCSF Zinc

1. Estructuras novedosas (Avogadro)

• V. Validación energética (Avogadro y UCSF Chimera)

A. Remoción de heteroátomos

B. Remoción de moléculas de agua

C. Conformaciones alternativas de cadenas laterales

D. Fragmentos ausentes y numeración de la secuencia

E. Minimización de energía (proteínas, UCSF Chimera)

F. MInimización de energía (ligandos, Avogadro)

• VI. Estructura de los archivos de docking

A. PDBQT de proteína

B. PDBQT de ligando

• VII. Preparación de los archivos de entrada (línea de comandos)

A. prepare_receptor

B. prepare_ligand

• VIII. AGFRGUI

A. Receptor

B. Caja (acoplamiento ciego)

C. Cavidades

D. Ligando (acoplamiento dirigido)

E. Átomos representados en las mallas de docking

• IX. Acoplamiento de proteína rígida

A. ADFR

B. Nombre del “trabajo”

C. Número de ejecuciones

D. Número de evaluaciones

E. Número de núcleos a usar

• X. Controles negativos

A. ¿Qué son?

B. ¿Quienes son?

C. Limitaciones

• XI. Controles positivos

A. ¿Quienes son?

B. Limitaciones

• XII. Estadística y convergencia

A. Análisis y visualización de los resultados

• XIII.Acoplamiento de proteína con cadenas laterales flexibles.

A. ¿Cómo hacerlo?

B. ¿Por qué hacerlo?

C. Precauciones

• XIV.Análisis visual en UCSF Chimera

A. Tips y trucos para usar los archivos PDBQT

• XV. Actividad Final

Módulo 3

Docking Proteína-proteína​

(M en C Alberto Domínguez Guillen)

I.- Fundamentos de la Interacción Proteína-Proteína

• Introducción al docking proteína-proteína

• Niveles estructurales de las proteínas: primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria

• Importancia del docking en la biología estructural y el diseño de fármacos

II.-Metodologías de Docking Proteína-Proteína

• Clasificación de las estrategias de docking

  • Docking ciego

  • Docking dirigido

  • Docking flexible

• Criterios para seleccionar el método adecuado en predicciones de docking

III.- Técnicas y Herramientas para el Docking Proteína-Proteína

• Principales enfoques computacionales

• Introducción a servidores de docking:

  • HDOCK

  • ClusPro

  • FRODOCK 2.0

  • SwarmDock

  • HADDOCK

  • PatchDock

  • SymmDock

IV.- Estudio de docking usando ClusPro

• Estudio de docking proteína-proteína usando ClusProt

• Selección de proteínas

• Entrar al servidor y hacer simulación

V.- Evaluación y Análisis de Resultados

• Evaluación y selección de modelos predichos

• Análisis de la interfaz de interacción entre cadenas proteicas

• Interpretación estructural y validación de predicciones

Módulo 4

Dinámica Molecular de Proteínas en Medio Acuoso

(Dr José Correa Basurto, SNI-3)

• Presentación.

•  Estructura de proteínas.

•  Aplicación de dinámica molecular (DM) en el área farmaceútica.

• Aplicación de DM en el área biotecnológica.

• Generalidades sobre Campos de Fuerza (force fields).

• Conceptos, (RMSD, RMSF, Rg, superficies accesibles a solvente, cambios conformacionales).

• Ejercicios de visualización con VMD.

• Archivos requeridos para una DM.

• Preparación de archivos para correr DM.

• Minimización de estructura para DM.

• Simulación de DM en NAMD.

• Continuación de simulación de DM en NAMD.

• Análisis de resultados por VMD.

• Análisis de resultados por CARMA.

• Continuación de análisis de resultados por CARMA.

• Actividad final: realizar ejercicio de dinámica molecular usando proteína de su interés

​

Módulo 5

DINÁMICA MOLECULAR PROTEÍNA-LIGANDO

(Dr Jorge Luis Rosas Trigueros, SNII-1) 

Presentación del módulo y examen diagnóstico

Unidad I: Conceptos básicos sobre proteínas ( 3 horas)

1. Proteínas

   • Las proteínas

   • Importancia de las proteínas como biomoléculas

   • Propiedades y clasificación de los aminoácidos

   • Niveles estructurales de las proteínas

   • Relación estructura y función en las proteínas

 

Unidad II: Dinámicas Moleculares proteínas-ligando (6 horas)

1. Aplicación de la dinámica molecular para el estudio de biomoléculas

2. Conceptos sobre dinámicas moleculares

   • Definición de dinámica molecular

   • Descripción general de la metodología

   • Campo de fuerza y parámetros

   • Algoritmos

   • Condiciones periódicas

   • Controles de temperatura y presión

3. Introdución al programa NAMD (NAMD como paquete de dinámica molecular)

   • Generalidades sobre NAMD

   • Generación del sistema de simulación

   • Análisis de la estructura inicial

   • Neutralización de la carga del sistema

   • Solvatación del sistema de simulación

   • Establecimiento de la rutina de simulación

   • Descripción de las fases de un algoritmo de simulación

   • Generación de archivos de entrada (inputs) para la simulación

   • Hacer ejercicio para correr una dinámica corta

4. Proteína-Ligando.

 

Unidad III: Análisis de las Dinámicas moleculares (6 horas)

1. Análisis de simulaciones con Carma

2. Introducción a Carma

   • Descripción de un archivo de entrada

   • Cálculo y análisis de Desviación cuadrática media( RMSD)

   • Cálculo y análisis de Radio de giro (RG)

   • Cálculo y análisis de Fluctuación cuadrática media (RMSF)

   • Agrupamiento de estructuras

   • Cálculo y análisis de componentes principales (PCA)

   • Cálculo de energía libre de los ligandos en Dinámica molecular

3. Análisis de datos de dinámica proteína-ligando con VMD

Módulo 6

DINÁMICA MOLECULAR PROTEÍNA-MEMBRANA

(Dr Jorge Luis Rosas Trigueros, SNII-1) 

Presentación del módulo y examen diagnóstico

Unidad I: Conceptos básicos sobre proteínas y membranas ( 3 horas)

1. Biomoléculas

   1. Importancia de las membranas como biomoléculas

   2. Importancia de las proteínas como biomoléculas

   3. Propiedades y clasificación de los aminoácidos

   4. Niveles estructurales de las proteínas

   5. Relación estructura y función en las proteínas 

2. Métodos de determinación estructural de proteínas

   1. Métodos de determinación estructural

      • Cristalografía de rayos X 

      • Resonancia magnética nuclear 

      • Cryo-electro microscopía.

      • Instalación de VMD, NAMD y CARMA (asincrónico)

​

Unidad II: Dinámicas Moleculares de proteínas transmembranales (6 horas)

1. Aplicación de la dinámica molecular para el estudio de biomoléculas

2.  Conceptos sobre dinámicas moleculares

   • Definición de dinámica molecular

   • Descripción general de la metodología

   • Campo de fuerza y parámetros

   • Algoritmos

   • Condiciones periódicas

   • Controles de temperatura y presión

 

Unidad III: Introducción a los programas de dinámica molecular

1. NAMD

2. Amber

3. Gromacs

 

1. NAMD como paquete de dinámica molecular

   1. Generalidades sobre NAMD

   2. Generación del sistema de simulación

      • Análisis de la estructura inicial

      • Neutralización de la carga del sistema

      • Solvatación del sistema de simulación

      • Establecimiento de la rutina de simulación

      • Descripción de las fases de un algoritmo de simulación

      • Generación de archivos de entrada (inputs) para la simulación

      • Correr simulación de DM con NAMD en sus computadoras (continuar asincrónico)

 

Unidad IV: Análisis de las dinámicas moleculares (6 horas)

1. Análisis de simulaciones con Carma

2. Introducción a Carma

   •  Descripción de un archivo de entrada

   • Cálculo y análisis de Desviación cuadrática media( RMSD)

   • Cálculo y análisis de Radio de giro (RG)

   • Cálculo y análisis de Fluctuación cuadrática media (RMSF)

   • Agrupamiento de estructuras

   • Cálculo y análisis de componentes principales (PCA)

   • Análisis de la estructura y dinámica de la membrana

¿Quieres más detalles? descarga el temario en PDF

​