EMBRAPA _ Foco: Dados  Conhecimento

1. EMBRAPA _ Foco: Dados  Conhecimento Conhecimento & Ação Bioinformática Informação & Assistência Genoma Dados & Computação http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

2. Bioinformática na EMBRAPA Fluxograma – descrição completa do projeto GENOMA Produto #4 #1 Alvos para ação dos fármacos, agrotóxicos, inseticidas, fungicidas etc. Seqüenciamento Testes no campo In silico testes #3 #2 Estrutura Proteica Genoma completo NBI CNPTIA Cenargen http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

3. Structure STING Sintactic Sequence Blast Lexical Role Microarray Image Analysing Pragmatic Function SMS Semantic Cenargen NBI_CNPTIA • Anotação Gênica • Comparação degenomas • Descritores de Função • Proteoma • Redes de expressão de genes • Descritores de Estrutura http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

4. Bioinformática na EMBRAPA Fluxograma – descrição completa do projeto GENOMA Função Alvos identificados nasestruturas protéicas e ligantes detectados como modificadores da função(NBI – CNPTIA) Seqüenciamento e Anotação das seqüências(unidades descentralizadasda EMBRAPA) Seqüências Estrutura Funcionalidade das proteínas e seus complexos(NBI – CNPTIA) Análise das Estruturas das proteínas e seus complexos com DNA e Ligantes (Cenargen & NBI/CNPTIA) http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

5. Bioinformática na EMBRAPA Fluxograma – sugestão baseada na competência atual Usuários Lab 4 Usuários Lab 12, 2,3,7 Função Dados Listas Anotações Rel. Estr/Função Estrutura Seqüências Descritores Arquivos Prot/Lig matching Seqüência Cenargen BioInformática Estrutural CNPTIA Sistema de transfer. Seqüências Server 3 DesktopsServer 2 Seqüências Anotação das seqüências Usuários Lab 3 Usuários Lab 2 Usuários Lab 7 http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

6. Bioinformática na EMBRAPA Seqüenciamento, junção e anotação das seqüências Usuários Lab 4 Usuários Lab 12, 2,3,7 • Os laboratórios de pesquisa das unidades descentralizadas do sistema Embrapa contribuem com arquivos contendo as seqüências e suas anotações • As seqüências são juntadas para criar o genoma completo • As sequências são anotadas de acordo com sua similaridade com outras sequências já existentes em BDs • Todos os dados permanecem com descritores originais, para busca fácil e identificação • As atualizações são refletidas para todos os participantes • O sistema exige o controle de acessos e segurança. Plataforma nível #1 Dados Anotações Seqüências Arquivos Cenargen Sistema de transfer. Seqüências Server 3 DesktopsServer 2 Seqüências Anotação das seqüências Usuários Lab 3 Usuários Lab 2 Usuários Lab 7 http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

7. Bioinformática na EMBRAPA HTS: Modelagem das estruturas, identificação dos alvos para fármacos Usuários Lab 4 Usuários Lab 12, 2,3,7 • Os laboratórios de pesquisa das unidades descentralizadas do sistema Embrapa RECEBEM DE VOLTA a informação indicando a parte mais pragmática do processo que começou com a revelação da seqüência • Os descritores de estrutura e função são elaborados e atribuídos ao arquivo contendo a seqüência (gênica ou proteica) • Uma lista de “matching” entre um certo local na superfície de qualquer proteína, identificado como um alvo, e BDs dos ligantes, será apresentado. • Esta lista poderá então servir como base para a pesquisa cuja finalidade será identificar modificadores de função com rigor da verificação experimental. Plataforma nível #2 CNPTIA BioInformática Estrutural Listas Rel. Estr/Função Descritores Prot/Lig matching Sistema de transfer. Inibidores comespecificidade alterada Controle de expressãogênica Server 3 DesktopsServer 2 Geração das vacinas Usuários Lab 3 Usuários Lab 2 Usuários Lab 7 http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

8. Aplicações de BioInformática com alta demanda por CPU’s em era pós-genoma Objetivos específicos do grupo daBioInformática Estrutural EMBRAPA/CNPTIA: Usar as ferramentas existentes (Java Protein Dossier de STING Millennium Suite) para gerar descritores de estrutura e função de proteínas; Seleção de alvos para desenvolvimento de drogas a partir de seqüências genômicas geradas por grupos participantes e/ou outros, adaptando para este processo as ferramentas existentes (Modeller e/ou Dragon) para modelagem da estrutura proteica automática http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

9. Sting Millennium Suite (SMS) e Java Protein Dossier (PD)- BD dos alvos Objetivos específicos do grupo daBioInformática Estrutural EMBRAPA/CNPTIA: As interações macromoleculares acontecem através das suas superfícies – formando as interfaces. Nós pretendemos mapear em detalhes todos os parâmetros físico-químicos pertinentes nestas interfaces e que definem o reconhecimento entre o alvo na proteína e seu ligante. http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

10. Sting Millennium Suite (SMS) e Java Protein Dossier (PD)- BD dos alvos Objetivos específicos do grupo daBioInformática Estrutural EMBRAPA/CNPTIA: SMSe Java Protein Dossier são ferramentas afinadas para a visualização e mapeamento das interações na interface! “Interface Forming Residues (IFR)” definidos pelo SMS e seu JPD, possuem uma extensa lista de parâmetros físico-químicos necessários para a análise de reconhecimento entre macromoléculas http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

11. SMS e Java Protein Dossier – Banco de dados dos alvos para fármacos Objetivos específicos do grupo daBioInformática Estrutural EMBRAPA/CNPTIA: Genoma estrutural Genomas de sequenciamento NBI_CNPTIA Livro da vida BD das estruturas Anotação Descritores da estrutura Estrutura-Função Descoberta de novos Fármacos (Drug Discovery) Busca por novos moduladores de função Interações: Proteínas / ligantes (Matching DB) Docking Estudos dos mutantese sua dinâmica http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

12. O Objetivo final: complementar o caminho dos projetos Genoma… Sequências do genoma completo NBI_CNPTIA Modelagem por homologia Estruturas nos arquivos locais BD dos pequenosreagentes Impressão Digital(Fingerprint) Impressão Digital(Fingerprint) Casamento entre mapas 2Ddo contorno das superfícies Proteína-informação 2-D do seu sítio ativo (para comparação) Ligando-informação2-D da sua superfície (para comparação) Estudos dos mutantese sua dinâmica Interações: Proteínas / ligantes (Matching DB) Docking http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

13. Busca por novos moduladores de função Casamento entre impressões digitais de proteínas e moduladores de função Grade Computacional Cartola de enzimas encaixe encaixe encaixe Cartola de moduladores de função (e.g. inibidores) Casamento perfeito Casamento perfeito Casamento perfeito http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

14. Contatos na interface mapeados na sequência Produtos específicos do NBI_Embrapa/CNPTIA NBI_CNPTIA http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

15. JPD com mapeamento de potencial eletrostático, hidrofobicidade e curvatura NBI_CNPTIA http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

16. NBI_CNPTIA http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

17. Serviços GRID Otimização do uso dos computadores disponíveis no sistema Embrapa Tecnologia GRID (Grade computacional) Tecnologia GRID Serviços Web http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

18. Acesso online aos recursos computacionais descentralizados ampla disseminação Clientes com desktop Armazémdos arquivos Busca por novos fármacosIn silico Desafio de instalação de Grade Computacional na Embrapa http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

19. ~3000 PCs e dezenas de estações de trabalho do sistema EMBRAPA: ociosos? Recursos Locais Recursos Locais HD HPSS External Networks RedeExterna Campinas Brasília Rede Externa Rede Externa CPU’s ocisosos CPU’sociosos Recursos Locais Recursos Locais HD HD Otimização de uso dos recursos computacionais EXISTENTES para criação eficaz dos produtos para agropecuária da nova geração http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

20. Aplicação Serviços deCatalogação Monitoramento Planejamento Serviços de Informação Gerenciamento Execução Segurança Serviço confiávelde transferência Recursos Computacionais Recusros dearmazenamento Motivação para estabelecer a Grade Computacional no sistema Embrapa • Objetivo: providenciar a interface de Grid portal através da qual os biólogos moleculares podem disparar e gerenciar os processos e dados http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

21. Modelo hierárquico de unidades descentralizadas Outros parceiros Unidade #2 Brasília Unidade #3 CampinasCNPTIA Centros de computação descetralizados do sistema Embrapa Unidade #1 Conexões de rede dedicadas ou compartilhadas http://www.cbi.cnpia.embrapa.br

22. Grades Computacionais baseadas em conhecimento Serviços de Entrada Gerenciamento Serviços de Acesso Relação Entre Conceitos Repositório deconhecimento para as Regras Query / BrowseBaseado em Conhecimento Conhecimento (Acesso baseado em modelo) Querybaseado em Atributo Repositório deInformação Atributos Semântica Informação (Sistema de gerenciamento de dados) Armazém (Replicações, IDs Permanentes) Dados Campos Containers Fichários Query baseado em Propriedades http://www.cbi.cnpia.embrapa.br