CORSO DI DOTTORATO

Programma del Corso

Lezione 1. Dovier (LUCIDI)
Introduzione ai problemi di ricerca vincolata (CSP) e di ottimizzazione vincolata (COP). Spazio delle soluzioni e alberi di ricerca. Alcuni richiami di complessita'. Approcci risolutivi: programmazione lineare intera, local search, e SAT.

Lezione 2. Fogolari (LUCIDI)
Modellistica di proteine Introduzione alla struttura delle proteine. Classificazione delle strutture di proteine Modellistica di struttura di proteine Modellistica per omologia Riconoscimento di ripiegamento Metodi ab-initio

Lezione 3. Dovier (LUCIDI)
Constraint programming. Propagazione di vincoli. Node, Arc, e Bounds consistency. Generalizzazioni. Prop-labeling trees. Branch-and-bound. Global constraints: propagazione completa ed approssimata. Codifica di semplici COP e CSP in CLP.

Lezione 4. Esposito. (LUCIDI)
Restrizioni conformazionali da evidenze NMR Generalita' di uno spettro NMR: risonanza, accoppiamento Chemical shift correlazione di chemical shift con struttura secondaria e terziaria. Costante di accoppiamento scalare e correlazione con la conformazione locale Accoppiamento dipolare. Accoppiamento dipolare in soluzione isotropa: NOE. Correlazione di NOE con mobilità molecolare e distanze internucleari. accoppiamento dipolare in soluzione anisotropa: DC e RDC. RDC e vincoli orientazionali.

Lezione 5. Dovier (LUCIDI)
Il problema del protein structure prediction (PSP) come COP in CLP(FD). Modello HP in N^2. Modello 20 x 20 in reticoli spaziali. Vincoli globali per reticoli discreti. Materiale extra: Global Constraints for Discrete Lattices (da WCB06, Nantes) e The Density Constraint (da WCB07, Porto)

Lezione 6. Corazza (LUCIDI)
Metodi di determinazione strutturale a partire da vincoli NMR Introduzione ai metodi utilizzati: distance geometry, dinamica molecolare e simulated annealing MD in coordinate cartesiane e nello spazio degli angoli torsionali CYANA: esempio di software di dinamica molecolare e simulated annealing nello spazio degli angoli torsionali Cenni su metodi combinati ab-initio / vincoli NMR (Rosetta NMR) Criteri di validazione di una struttura NMR Tutte le lezioni saranno di 2 ore.

Course Outline

Lecture 1. Dovier
Introduction to the notions of constraint satisfaction problem (CSP) and constraint optimization problem (COP). Solutions' space and search trees. Some basic complexity notions. Two approaches: integer linear programming and local search.

Lecture 2. Fogolari
Protein modeling Introduction to protein structure Structural classification of protein structure Protein structure modeling Homology modeling Fold recognition Ab-initio modeling

Lecture 3. Dovier
Constraint programming. Constraint propagation. Node, Arc, and Bounds consistency and their extensions. Prop-labeling trees and Branch-and-bound. Global constraints: complete and approximate propagation. Encoding of some COP and CSP in Constraint Logic Programming.

Lecture 4. Esposito
Conformational constraints from NMR experiments Basic features of NMR spectra: resonance, coupling. Chemical shift - correllation with secondary and tertiary structure. Scalar coupling constant and correlation with local conformation. Dipolar coupling. Dipolar coupling in isotropic solution: NOE. Correlation of NOE with molecular mobility and internuclear distances. Dipolar coupling in anisotropic solution: DC and RDC. RDC and orientational restraints.

Lecture 5. Dovier
The protein structure prediction problem as Constraint Optimization Problem in CLP. The HP model in N^2 and the 20x20 model in FCC. Global constraints for discrete lattices.

Lecture 6. Corazza
Methods for structural determination from NMR restraints. Introduction to the methods used: distance geometry, molecular dynamics and simulated annealing MD in cartesian coordinate space and in torsional angle space. CYANA: an example of a software for molecular dynamics and simulated annealing simulation in torsional angle space. Outline on combined ab-initio/NMR restrained methods (Rosetta NMR) Validation criteria for NMR structures.