Biologia Computazionale

Cluster di dipartimento

  • Bioinformatica e informatica medica

Sito web del gruppo

Descrizione

Il gruppo ha lavorato alla definizione di modelli e linguaggi di interrogazione per la rappresentazione e lo studio di sistemi biologici. In particolare, si sono considerati formalismi quali Automi Ibridi, Automi Stocastici, Algebre di Processo, Sistemi Dinamici parametrici per la modellazione dei sistemi, Logiche Temporali e Spaziali, Bigrafi, ed Equivalenze Osservazionali per la specifica di proprietà d’interesse. Algoritmi specifici sono stati definiti per la verifica esatta o approssimata di tali proprietà sui modelli. Gli algoritmi sono stati implementati in tool tra cui citiamo pyHybridAnalysis, SAHA-Tool, Sapo.

Il gruppo ha affrontato lo studio del problema della predizione di struttura terziaria di una proteina usando tecniche di constraint (logic) programming, dapprima utilizzando modelli energetici semplificati su spazi reticolari, poi uscendo dal reticolo ed utilizzando frammenti peptidici le cui posizioni tipiche sono memorizzate nelle banche dati. La ricombinazione dei frammenti possibili viene vincolata discretamente dai frammenti disponibile in uno spazio potenzialmente non discreto. Un modello ad hoc denotato 5@ (5 atomi per aminoacidi) è stato sviluppato assieme ai suoi potenziali energetici statistici. Sono stati studiati ed implementati vincoli ad hoc all'interno di un constraint solver sempre prodotto dal gruppo. Nell'implementazione si è anche utilizzato il parallelismo delle schede grafiche programmabili (GPGPU).

Il gruppo ha sviluppato algoritmi per l’assemblaggio e l’analisi di dati di sequenziamento di nuova generazione. In particolare, sono stati sviluppati algoritmi per l’assemblaggio globale (interi genomi di specie superiore) e per l’assemblaggio locale (regioni comprese tra le paired-end di una singola sequenza). Inoltre, è stato studiato il problema di combinare diversi assemblaggi noti per lo stesso organismo/specie e sono stati sviluppati algoritmi per l’allineamento di sequenze trattate mediante bisolfito (per studi di epigenomica). Infine sono stati studiati metodi per l’allineamento di sequenze su indici compressi che non richiedono la decompressione del testo.

Il gruppo è coinvolto nell’organizzazione di numerose conferenze, workshop e scuole internazionali di systems biology e bioinformatica tra cui BITS, HSB, WCB, MecBIC, BCI, FMMB, CMSB. I membri del gruppo sono stati guest editor e editor di riviste internazionali dell’area. Hanno preso parte a progetti nazionali e internazionali e hanno collaborazioni internazionali consolidate con NYU Bioinformatics Group, NMSU Center for Bioinformatics and Computational Biology, Institut de biologie Paris Seine.

Linee di ricerca

  • modellazione di sistemi biologici, tra cui modelli per lo studio della progressione di alcuni tipi di cancro
  • dell’individuazione di logiche di temporali/spaziali ed equivalenze osservazionali per la verifica formale di proprietà di modelli biologici
  • definizione di algoritmi per l'assemblaggio e la rappresentazione di dati NGS con particolare riferimento a tecniche online per l'analisi di stringhe biologiche in forma compressa

Settori ERC

  • PE6_13 Bioinformatics, bio-inspired computing, and natural computing
  • PE6_4 Theoretical computer science, formal methods, automata
  • PE6_7 Artificial intelligence, intelligent systems, natural language processing
  • PE6_6 Algorithms and complexity, distributed, parallel and network algorithms, algorithmic game theory

Etichette libere

  • Systems Biology, Hybrid Systems, Protein Folding, Model Checking
  • Automated Reasoning, Sequence Assembly Algorithms, Biological Sequences Compression

Componenti

Carla PIAZZA
Agostino DOVIER
Marino MICULAN
Alberto POLICRITI
Nicola VITACOLONNA