bioinformÁtica

BIOINFORMÁTICABIOINFORMÁTICA

13-17 xullo de 200913-17 xullo de 2009 Curso de Verán 2009 Curso de Verán 2009

Universidade de Santiago de CompostelaUniversidade de Santiago de Compostela

A BIOINFORMÁTICA como A BIOINFORMÁTICA como ponte entre a xenética e as súas ponte entre a xenética e as súas

aplicacións industriais e aplicacións industriais e biomédicasbiomédicas

13-17 xullo de 200913-17 xullo de 2009 Curso de Verán 2009 Curso de Verán 2009

Universidade de Santiago de CompostelaUniversidade de Santiago de Compostela

BIOMATEMÁTICABIOMATEMÁTICA

Juan José Nieto RoigJuan José Nieto Roig

Santiago de Compostela, 13 de xullo de 2009Santiago de Compostela, 13 de xullo de 2009

Novos avances e recursos en Novos avances e recursos en BIOMATEMÁTICABIOMATEMÁTICA

Juan José Nieto RoigJuan José Nieto Roig

Santiago de Compostela, 13 de xullo de 2009Santiago de Compostela, 13 de xullo de 2009

BIOMATEMÁTICABIOMATEMÁTICA

1.1. Consideraciones generalesConsideraciones generales

BIOMATEMÁTICABIOMATEMÁTICA

1.1. Consideraciones generalesConsideraciones generales

2.2. Algunas aplicacionesAlgunas aplicaciones

BIOMATEMÁTICABIOMATEMÁTICA

1.1. Consideraciones generalesConsideraciones generales

2.2. Algunas aplicacionesAlgunas aplicaciones

3.3. Nuevos recursosNuevos recursos

1.- Consideraciones generales1.- Consideraciones generales

BiologíaBiología

BiologíaBiología

MatemáticasMatemáticas

BiologíaBiología

MatemáticasMatemáticas

InformáticaInformática

BiologíaBiología

MatemáticasMatemáticas

InformáticaInformática ComputaciónComputación

BiologíaBiología

InformáticaInformática

BiologíaBiología

BioinformáticaBioinformática

InformáticaInformática

BiologíaBiología

MatemáticasMatemáticas

BiologíaBiología

MatemáticasMatemáticas

BiomatemáticaBiomatemática

MatemáticasMatemáticas

InformáticaInformática

MatemáticasMatemáticas

InformáticaInformática

Matemática ComputacionalMatemática Computacional

Las ciencias están todas enlazadas Las ciencias están todas enlazadas entre sí:entre sí:

es mucho más fácil aprender todas es mucho más fácil aprender todas juntas a la vez que separar unas de juntas a la vez que separar unas de

las otraslas otras

Las ciencias están todas enlazadas Las ciencias están todas enlazadas entre sí:entre sí:

es mucho más fácil aprender todas es mucho más fácil aprender todas juntas a la vez que separar unas de juntas a la vez que separar unas de

las otraslas otras

R. Descartes R. Descartes

Las ciencias están todas enlazadas Las ciencias están todas enlazadas entre sí:entre sí:

es mucho más fácil aprender todas es mucho más fácil aprender todas juntas a la vez que separar unas de juntas a la vez que separar unas de

las otraslas otras

R. Descartes (1596-1650) R. Descartes (1596-1650)

¿Cuáles son los logros ¿Cuáles son los logros científicos de los últimos años?científicos de los últimos años?

¿Cuáles son los grandes retos ¿Cuáles son los grandes retos científicos hoy en día?científicos hoy en día?

Logros científicos en 2006Logros científicos en 2006

Logros científicos en 2006Logros científicos en 2006Fuente: Revista SCIENCEFuente: Revista SCIENCE

Logros científicos en 2006Logros científicos en 2006Fuente: Revista SCIENCEFuente: Revista SCIENCE

1.-1.-

2.-2.-

3.-3.-

4.- Fósil entre pez y pájaro4.- Fósil entre pez y pájaro

Logros científicos en 2006Logros científicos en 2006Fuente: Revista SCIENCEFuente: Revista SCIENCE

1.-1.-

2.-2.-

3.- Deshielo polar3.- Deshielo polar

4.- Fósil entre pez y pájaro4.- Fósil entre pez y pájaro

Logros científicos en 2006Logros científicos en 2006Fuente: Revista SCIENCEFuente: Revista SCIENCE

1.-1.-

2.- Secuenciación DNA neardental2.- Secuenciación DNA neardental

3.- Deshielo polar3.- Deshielo polar

4.- Fósil entre pez y pájaro4.- Fósil entre pez y pájaro

Logros científicos en 2006Logros científicos en 2006Fuente: Revista SCIENCEFuente: Revista SCIENCE

1.- Conjetura de Poincaré1.- Conjetura de Poincaré

2.- Secuenciación DNA neardental2.- Secuenciación DNA neardental

3.- Deshielo polar3.- Deshielo polar

4.- Fósil entre pez y pájaro4.- Fósil entre pez y pájaro

Logros científicos en 2006Logros científicos en 2006Fuente: Revista SCIENCEFuente: Revista SCIENCE

1.- Conjetura de Poincaré1.- Conjetura de Poincaré

2.- Secuenciación DNA neardental2.- Secuenciación DNA neardental

..

..

.. 10.- Piwi-interactings RNAs10.- Piwi-interactings RNAs

Temas claves para 2007Temas claves para 2007Fuente: Revista SCIENCEFuente: Revista SCIENCE

1.-1.-

2.- 2.-

3.- 3.-

4.- …4.- …

Temas claves para 2007Temas claves para 2007Fuente: Revista SCIENCEFuente: Revista SCIENCE

1.- Calentamiento global1.- Calentamiento global

2.- Genomas de primates2.- Genomas de primates

3.- Cristales de luz3.- Cristales de luz

4.- …4.- …

Temas claves para 2007Temas claves para 2007Fuente: Revista SCIENCEFuente: Revista SCIENCE

Comparación genomas de primatesComparación genomas de primates

Búsqueda de planetas similares a la TierraBúsqueda de planetas similares a la Tierra

Materiales con nuevas características Materiales con nuevas características ópticasópticas

Logros del año 2001Logros del año 2001

Logros del año 2001Logros del año 2001

1.-1.- 2.-2.- 3.-3.- 4.-4.- 5.-5.- 6.-6.- 7.-7.- 8.- Determinación del genoma humano8.- Determinación del genoma humano

Logros del año 2001Logros del año 2001

1.-1.- 2.-2.- 3.-3.- 4.-4.- 5.-5.- 6.-6.- 7.- Clonación no natural7.- Clonación no natural 8.- Determinación del genoma humano8.- Determinación del genoma humano

Logros del año 2001Logros del año 2001

1.-1.- 2.-2.- 3.-3.- 4.-4.- 5.-5.- 6.- La era de la ingeniería genética6.- La era de la ingeniería genética 7.- Clonación no natural7.- Clonación no natural 8.- Determinación del genoma humano8.- Determinación del genoma humano

Logros del año 2001Logros del año 2001

1.-1.- 2.-2.- 3.-3.- 4.-4.- 5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos 6.- La era de la ingeniería genética6.- La era de la ingeniería genética 7.- Clonación no natural7.- Clonación no natural 8.- Determinación del genoma humano8.- Determinación del genoma humano

Logros del año 2001Logros del año 2001

1.-1.- 2.-2.- 3.-3.- 4.- www4.- www 5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos 6.- La era de la ingeniería genética6.- La era de la ingeniería genética 7.- Clonación no natural7.- Clonación no natural 8.- Determinación del genoma humano8.- Determinación del genoma humano

Logros del año 2001Logros del año 2001

1.-1.- 2.-2.- 3.- Tecnociencia y la era de la información3.- Tecnociencia y la era de la información 4.- www4.- www 5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos 6.- La era de la ingeniería genética6.- La era de la ingeniería genética 7.- Clonación no natural7.- Clonación no natural 8.- Determinación del genoma humano8.- Determinación del genoma humano

Logros del año 2001Logros del año 2001

1.-1.- 2.- Nuevas ventanas al universo2.- Nuevas ventanas al universo 3.- Tecnociencia y la era de la información3.- Tecnociencia y la era de la información 4.- www4.- www 5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos 6.- La era de la ingeniería genética6.- La era de la ingeniería genética 7.- Clonación no natural7.- Clonación no natural 8.- Determinación del genoma humano8.- Determinación del genoma humano

Logros del año 2001Logros del año 2001

1.- Demostración del Teorema de Fermat1.- Demostración del Teorema de Fermat 2.- Nuevas ventanas al universo2.- Nuevas ventanas al universo 3.- Tecnociencia y la era de la información3.- Tecnociencia y la era de la información 4.- www4.- www 5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos 6.- La era de la ingeniería genética6.- La era de la ingeniería genética 7.- Clonación no natural7.- Clonación no natural 8.- Determinación del genoma humano8.- Determinación del genoma humano

IndicadoresIndicadores

Clasificación mundialClasificación mundialProducción científica (Biología Molecular y Genética)Producción científica (Biología Molecular y Genética)

1.-1.- 2.- 2.- 3.-3.- 4.-4.- 5.-5.- 6.-6.- 7.-7.- 8.-8.- 9.- 9.-

Clasificación mundialClasificación mundialProducción científica (Biología Molecular y Genética)Producción científica (Biología Molecular y Genética)

1.- Estados Unidos1.- Estados Unidos 2.- 2.- 3.-3.- 4.-4.- 5.-5.- 6.-6.- 7.-7.- 8.-8.- 9.- 9.-

Clasificación mundialClasificación mundialProducción científica (Biología Molecular y Genética)Producción científica (Biología Molecular y Genética)

1.- Estados Unidos1.- Estados Unidos 2.- Inglaterra2.- Inglaterra 3.-3.- 4.-4.- 5.-5.- 6.-6.- 7.-7.- 8.-8.- 9.- 9.-

Clasificación mundialClasificación mundialProducción científica (Biología Molecular y Genética)Producción científica (Biología Molecular y Genética)

1.- Estados Unidos1.- Estados Unidos 2.- Inglaterra2.- Inglaterra 3.- Alemania3.- Alemania 4.-4.- 5.-5.- 6.-6.- 7.-7.- 8.-8.- 9.- 9.-

Clasificación mundialClasificación mundialProducción científica (Biología Molecular y Genética)Producción científica (Biología Molecular y Genética)

1.- Estados Unidos1.- Estados Unidos 2.- Inglaterra2.- Inglaterra 3.- Alemania3.- Alemania 4.- Japón4.- Japón 5.- Francia5.- Francia 6.- Canadá6.- Canadá 7.- Italia7.- Italia 8.- Suiza8.- Suiza 9.- Holanda9.- Holanda

Clasificación mundialClasificación mundialProducción científica (Biología Molecular y Genética)Producción científica (Biología Molecular y Genética)

1.- Estados Unidos1.- Estados Unidos 2.- Inglaterra2.- Inglaterra 3.- Alemania3.- Alemania 4.- Japón4.- Japón 5.- Francia5.- Francia 6.- Canadá6.- Canadá 7.- Italia7.- Italia 8.- Suiza8.- Suiza 9.- Holanda9.- Holanda

Clasificación mundialClasificación mundialProducción científica (Biología Molecular y Genética)Producción científica (Biología Molecular y Genética)

1.- Estados Unidos1.- Estados Unidos 2.- Inglaterra2.- Inglaterra 3.- Alemania3.- Alemania 4.- Japón4.- Japón G7 G7 5.- Francia5.- Francia 6.- Canadá6.- Canadá 7.- Italia7.- Italia 8.- Suiza8.- Suiza 9.- Holanda9.- Holanda

Clasificación mundialClasificación mundialProducción científica (Biología Molecular y Genética)Producción científica (Biología Molecular y Genética)

1.- Estados Unidos1.- Estados Unidos 2.- Inglaterra2.- Inglaterra 3.- Alemania3.- Alemania 4.- Japón4.- Japón 5.- Francia5.- Francia 6.- Canadá6.- Canadá 7.- Italia7.- Italia 8.- Suiza8.- Suiza 9.- Holanda9.- Holanda 10.- Australia10.- Australia 11.- Escocia11.- Escocia

Clasificación mundialClasificación mundialProducción científica (Biología Molecular y Genética)Producción científica (Biología Molecular y Genética)

1.- Estados Unidos1.- Estados Unidos 2.- Inglaterra2.- Inglaterra 3.- Alemania3.- Alemania 4.- Japón4.- Japón 5.- Francia5.- Francia 6.- Canadá6.- Canadá 7.- Italia7.- Italia 8.- Suiza8.- Suiza 9.- Holanda9.- Holanda 10.- Australia10.- Australia 11.- Escocia11.- Escocia 12.- Suecia12.- Suecia

13.- España13.- España

Clasificación mundialClasificación mundial Producción científica (Biología y Bioquímica)Producción científica (Biología y Bioquímica)

1.- USA1.- USA 2.- Japón2.- Japón 3.- Inglaterra3.- Inglaterra 4.- Alemania4.- Alemania 5.- Francia5.- Francia 6.- Canadá6.- Canadá 7.- Italia7.- Italia 8.- Australia8.- Australia 9.- Suiza9.- Suiza 10.- Suecia10.- Suecia 11.- Holanda11.- Holanda 12.- España12.- España

Clasificación mundialClasificación mundial Producción científica (Ciencias de la Computación)Producción científica (Ciencias de la Computación)

1.- USA1.- USA 2.- Inglaterra2.- Inglaterra 3.- Alemania3.- Alemania 4.- Francia4.- Francia 5.- Japón5.- Japón 6.- Canadá6.- Canadá 7.- Italia7.- Italia 8.- China8.- China 9.- Australia9.- Australia 10.- Israel10.- Israel 11.- Suecia11.- Suecia 12.- España12.- España

Clasificación mundialClasificación mundial Producción científica (Matemáticas)Producción científica (Matemáticas)

1.- USA1.- USA 2.- Francia2.- Francia 3.- Alemania3.- Alemania 4.- China4.- China 5.- Inglaterra5.- Inglaterra 6.- Canadá6.- Canadá 7.- Italia7.- Italia 8.- Japón8.- Japón 9.- España9.- España 10.- Australia10.- Australia 11.- Rusia11.- Rusia 12.- Israel12.- Israel

¿Líderes mundiales en Ciencia?¿Líderes mundiales en Ciencia?

Líderes mundiales en CienciaLíderes mundiales en CienciaFuente: ISI, PhiladelphiaFuente: ISI, Philadelphia

Año 2008: 22 EspañolesAño 2008: 22 Españoles

Líderes mundiales en CienciaLíderes mundiales en CienciaFuente: ISI, PhiladelphiaFuente: ISI, Philadelphia

22 Españoles22 Españoles 2 en: Física, Ciencia de la Computación, 2 en: Física, Ciencia de la Computación,

Química, Agricultura, MicrobiologíaQuímica, Agricultura, Microbiología

Líderes mundiales en CienciaLíderes mundiales en CienciaFuente: ISI, PhiladelphiaFuente: ISI, Philadelphia

22 Españoles22 Españoles 2 en: Física, Ciencia de la Computación, 2 en: Física, Ciencia de la Computación,

Química, Agricultura, MicrobiologíaQuímica, Agricultura, Microbiología 1 en: Biología Molecular & Genética, 1 en: Biología Molecular & Genética,

Ciencias del Espacio, Ecología, Botánica Ciencias del Espacio, Ecología, Botánica & Zoología, Medicina, Neurociencia, & Zoología, Medicina, Neurociencia, Inmunología, Ciencias MaterialesInmunología, Ciencias Materiales

Líderes mundiales en CienciaLíderes mundiales en CienciaFuente: ISI, PhiladelphiaFuente: ISI, Philadelphia

22 Españoles22 Españoles 2 en: Física, Ciencia de la Computación, 2 en: Física, Ciencia de la Computación,

Química, Agricultura, MicrobiologíaQuímica, Agricultura, Microbiología 1 en Biología Molecular & Genética, 1 en Biología Molecular & Genética,

Ciencias del Espacio, Ecología, Botánica & Ciencias del Espacio, Ecología, Botánica & Zoología, Medicina, Neurociencia, Zoología, Medicina, Neurociencia, Inmunología, Ciencias MaterialesInmunología, Ciencias Materiales

4 en Matemáticas4 en Matemáticas

Año 2009:Año 2009:

2.- Algunas Aplicaciones 2.- Algunas Aplicaciones

Algunas aplicaciones novedosas Algunas aplicaciones novedosas de las matemáticas en biomedicinade las matemáticas en biomedicina

- Comparación de secuencias - Comparación de secuencias genéticasgenéticas

ACGACCT ….. GCTAACGACCT ….. GCTA

- Comparación de secuencias - Comparación de secuencias genéticasgenéticas

ACGACCT ….. GCTAACGACCT ….. GCTA

TACCTG …………………..GCCATTACCTG …………………..GCCAT

- Problema de ajedrez- Problema de ajedrez

- Problema de ajedrez- Problema de ajedrez

- Problema de ajedrez- Problema de ajedrezMeta

Rey

- Problema de ajedrez- Problema de ajedrezMeta

x x

Rey x

- Problema de ajedrez- Problema de ajedrezMeta

Rey

- Problema de ajedrez- Problema de ajedrezMeta

* *

Rey *

- Problema matemático- Problema matemático

- Problema matemático- Problema matemático

{ x { x nn } en [-1,1] } en [-1,1]

- Problema matemático- Problema matemático

{ x { x nn } en [-1,1] } en [-1,1]

PPnn(x) polinomios de Legendre(x) polinomios de Legendre

Comparación de secuenciasComparación de secuencias

Problema de ajedrezProblema de ajedrez

Polinomios de LegendrePolinomios de Legendre

Comparación de secuencias longitud nComparación de secuencias longitud n

Problema de ajedrez (nxn)Problema de ajedrez (nxn)

Polinomios de Legendre nPolinomios de Legendre n

Comparación de secuencias longitud nComparación de secuencias longitud nAlberto CabadaAlberto Cabada

Fórmula exacta usando ecuaciones en diferencias Fórmula exacta usando ecuaciones en diferencias (DNA SEQUENCE, 2003)(DNA SEQUENCE, 2003)

Problema de ajedrez (nxn)Problema de ajedrez (nxn)

Polinomios de Legendre nPolinomios de Legendre n

Científicos británicos rebaten el Científicos británicos rebaten el modelo de infección por VIHmodelo de infección por VIH

Científicos británicos rebaten el Científicos británicos rebaten el modelo de infección por VIHmodelo de infección por VIH

Noticia del 24-6-2007Noticia del 24-6-2007

Científicos británicos rebaten el Científicos británicos rebaten el modelo de infección por VIHmodelo de infección por VIH

Noticia del 24-6-2007Noticia del 24-6-2007

Plos Medicine, May 2007Plos Medicine, May 2007

Científicos británicos rebaten el modelo Científicos británicos rebaten el modelo de infección por VIHde infección por VIH

Noticia del 24-6-2007Noticia del 24-6-2007Plos Medicine, May 2007Plos Medicine, May 2007

Según los expertos, la teoría actual no Según los expertos, la teoría actual no explica la lenta reducción celular en el explica la lenta reducción celular en el desarrollo infeccioso.desarrollo infeccioso.

Científicos británicos rebaten el modelo Científicos británicos rebaten el modelo de infección por VIHde infección por VIH

Noticia del 24-6-2007Noticia del 24-6-2007Plos Medicine, May 2007Plos Medicine, May 2007

Según los expertos, la teoría actual no Según los expertos, la teoría actual no explica la lenta reducción celular en el explica la lenta reducción celular en el desarrollo infeccioso.desarrollo infeccioso.

El estudio ha utilizado un modelo El estudio ha utilizado un modelo matemático relativo a los procesos por matemático relativo a los procesos por medio de los cuales los linfocitos CD4medio de los cuales los linfocitos CD4+ + T T se producen y eliminan.se producen y eliminan.

Científicos británicos rebaten el modelo Científicos británicos rebaten el modelo de infección por VIHde infección por VIH

Noticia del 24-6-2007Noticia del 24-6-2007Plos Medicine, May 2007Plos Medicine, May 2007

Según los expertos, la teoría actual no Según los expertos, la teoría actual no explica la lenta reducción celular en el explica la lenta reducción celular en el desarrollo infeccioso.desarrollo infeccioso.

El estudio ha utilizado un modelo El estudio ha utilizado un modelo matemáticomatemático** relativo a los procesos por relativo a los procesos por medio de los cuales los linfocitos CD4medio de los cuales los linfocitos CD4+ + T T se producen y eliminan.se producen y eliminan.

Científicos británicos rebaten el modelo Científicos británicos rebaten el modelo de infección por VIHde infección por VIH

Noticia del 24-6-2007Noticia del 24-6-2007Plos Medicine, May 2007Plos Medicine, May 2007

Según los expertos, la teoría actual no Según los expertos, la teoría actual no explica la lenta reducción celular en el explica la lenta reducción celular en el desarrollo infeccioso.desarrollo infeccioso.

El estudio ha utilizado un modeloEl estudio ha utilizado un modelo matemáticomatemático** relativo a los procesos por relativo a los procesos por medio de los cuales los linfocitos CD4medio de los cuales los linfocitos CD4+ + T T se producen y eliminan.se producen y eliminan.

* Sistema de ecuaciones diferenciales* Sistema de ecuaciones diferenciales

Computación evolutivaComputación evolutiva

Computación evolutivaComputación evolutiva

Noticia 7-7-2008 (ECG)Noticia 7-7-2008 (ECG)

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Computación evolutivaComputación evolutiva

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As investigacións actuais en bioloxía e biomedicina As investigacións actuais en bioloxía e biomedicina teñen a necesidade de xestionar e analizar unha gran teñen a necesidade de xestionar e analizar unha gran cantidade de datos, polo que a informática biomédica e cantidade de datos, polo que a informática biomédica e a bioinformática están a acadar unha enorme relevancia a bioinformática están a acadar unha enorme relevancia

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María José Alonso, Claudio Aranzadi, Enric María José Alonso, Claudio Aranzadi, Enric Banda, Avelino Corma, José Luis de Banda, Avelino Corma, José Luis de Miguel, José Domínguez, Carmen Eibe, Miguel, José Domínguez, Carmen Eibe, Txomin García, Josefina Gómez, Philippe Txomin García, Josefina Gómez, Philippe Laredo, Gonzalo León, Francisco Laredo, Gonzalo León, Francisco Marcellán, Francisco Marín, José Luis Marcellán, Francisco Marín, José Luis Martínez, Andréu Mas Colell, Joan Martínez, Andréu Mas Colell, Joan Massagué, José Massaguer, Emilio Massagué, José Massaguer, Emilio Méndez, Juan Mulet, Carmen Muñoz, Méndez, Juan Mulet, Carmen Muñoz, Emilio Muñoz, José María Palacios, Juan Emilio Muñoz, José María Palacios, Juan Rojo, Luis Sanz, Jesús SebastiánRojo, Luis Sanz, Jesús Sebastián

juanjose.nieto.roig@usc.esjuanjose.nieto.roig@usc.es