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Cuzzolin, Alberto (2016) Novel in silico approaches to depict the protein-ligand recognition events. [Tesi di dottorato]

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Abstract (inglese)

The discovery and commercialization of a new drug is a long and expensive process. Such process is divided into different phases during which the phisico-chemical and therapeutic properties of the compounds are determined. In particular, the aim of the first phase is to verify whether the compound recognises and interacts efficiently with the target protein.
In the last decade, several computational tools have been developed and used to support experimentalists. For this purpose, the scientist have to deal with high complex systems that are difficult to study in whole; thus, the methods and algorithms developers have to strongly simplify the system treatment. Moreover, the time required to obtain the results depends on the computational resources (hardware) available. Fortunately, the technological progress have increased the computing power at low cost, resulting in new and more complex techniques development.
During this Ph.D. project we were focused on the development and even the improvement of in silico methods, which allowed to answer certain questions by saving time and money. Furthermore, these methods were implemented in software presenting a Graphical Unit Interface (GUI) with the aim to enhance the user-friendliness.
The computational techniques often require a high understanding of the methodology theoretical aspects and also a good informatics proficiency, like different type files handling and hardware management. For this reason, our developed software were organized as pipelines to automatize the entire process and to make this tools useful also for non-expert users.
Finally, these methodologies were applied in several research projects demonstrating their usefulness by elucidating, for the first time, interesting aspects of the ligand-protein recognition pathway.

Abstract (italiano)

La scoperta e la commercializzazione di un nuovo farmaco è un processo lungo e dispendioso, che si articola in diverse fasi durante le quali vengono determinate le proprietà fisiche, chimiche e terapeutiche dei composti investigati. In particolare, nella prima fase di questo processo si cerca di verificare che il composto riconosca e interagisca efficacemente con la proteina bersaglio.
A tale scopo, negli ultimi decenni numerosi strumenti computazionali sono stati sviluppati e utilizzati per supportare i ricercatori che si adoperano nella parte sperimentale. I problemi affrontati presentano un alto livello di complessità, che sarebbero difficili da studiare in toto, perciò gli sviluppatori di metodi e algoritmi devono necessariamente adottare notevoli semplificazioni. Inoltre, le risorse di calcolo (hardware) determinano le tempistiche con le quali è possibile ottenere il risultato richiesto. In tal senso, lo sviluppo tecnologico ha portato a un importante aumento della potenza di calcolo a costi accessibili, stimolando l’interesse per lo sviluppo di tecniche sempre più complesse.
Durante questo progetto di dottorato ci si è focalizzati sullo sviluppo e il miglioramento di metodi in silico, che permettono di rispondere ad alcuni interrogativei a costi e tempistiche di molto ridotte.
Inoltre, tali metodi sono stati implementati in software dotati di interfaccia grafica (GUI) al fine di poter aiutare l’utente nel loro utilizzo.
Le tecniche computazionali spesso richiedono un’elevata conoscenza teorica delle metodologie e anche una certa competenza informatica, come la gestione di diversi tipologie di file e delle risorse hardware da impiegare. Per questo motivo i software da noi sviluppati sono stati organizzati in pipelines, in modo da automatizzare l’intero processo e rendere questi strumenti fruibili anhce a persone non esperte.
Infine, l’utilità di queste nuove metodologie è stata comprovata in progetti in cui questi strumenti hanno permesso di delucidare aspetti interessanti e fino ad ora non ancora accessibili nell’ambito del riconoscimento proteina-ligando.

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Tipo di EPrint:Tesi di dottorato
Relatore:Moro, Stefano
Dottorato (corsi e scuole):Ciclo 28 > Scuole 28 > SCIENZE MOLECOLARI > SCIENZE FARMACEUTICHE
Data di deposito della tesi:26 Gennaio 2016
Anno di Pubblicazione:26 Gennaio 2016
Parole chiave (italiano / inglese):ligand-protein binding, molecular dynamics, molecular docking, structure-based
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 03 - Scienze chimiche > CHIM/08 Chimica farmaceutica
Struttura di riferimento:Dipartimenti > Dipartimento di Scienze Chimiche
Codice ID:9156
Depositato il:17 Ott 2016 12:24
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