Descrizione del modulo "Modellazione, analisi e classificazione di forme 3D derivate da strutture molecolari (INT.P02.008.001)"

Type
Label
  • Descrizione del modulo "Modellazione, analisi e classificazione di forme 3D derivate da strutture molecolari (INT.P02.008.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Impiego delle metodologie e strumenti proposti nello sviluppo di sistemi di diagnosi e progettazione di farmaci personalizzati. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Il modulo propone l'uso di metodi di geometrica e topologia computazionale per la rappresentazion ed analisi di strutture molecolari, studiando in particolare l'efficacia di metodi quali contour tree o grafi di Reeb, eventualmente dinamici e volumetrici, utili per la rappresentazione e la navigazione di dataset complessi guidata da caratteristiche di forma rilevanti ai fini della comprensione delle proprietà delle forme stesse. Si propone anche lo sviluppo di metodi per la classificazione di forme molecolari basati su analisi di similarità globale o parziale, utilizzando ed integrando informazioni geometriche e strutturali. La similarità parziale permette infatti una valutazione locale della complementarietà di forma, fondamentale nell'ambito di un sistema per il docking molecolare. Infine, verrà valutato l'uso di tecniche della conoscenza, come ontologie e metadata strutturati, per la codifica di informazioni di tipo semantico nel contesto dei dati molecolari, a supporto ed integrazione della caratterizzazione di forma e per lo sviluppo di sistemi innovativi per la similarità e classificazione di tipo semantico (literal)
Competenze
  • Il personale coinvolto lavora da anni nel campo della modellazione geometrica ed è leader europeo per la modellazione di forma intesa come nei suoi aspetti geometrici, strutturali e semantici. Negli ultimi anni, il gruppo lavora su analisi di forma per la caratterizzazione strutturale, matching e retrieval di forme, studio della similarita' intesa come similarità globale o parziale a tutti e tre i livelli di descrizione della forma stessa, ossia geometrico, strutturale e semantico. In particolare, a livello di geometria, sono stati studiati e sviluppati diversi metodi di analisi di tipo geometrico-differenziale (estrazione di punti critici, linee caratteristiche, curvatura), mentre a livello strutturale sono stati definiti diversi metodi di segmentazione sia di tipo morfologico che geometrico-toplogico (fitting di primitive, estrazione di feature tubolari, teoria di Morse per la caratterizzazione strutturale). A livello semantico, infine, il gruppo ha competenze specifiche nell'uso di metodi di tecnologia della conoscenza, e di ontologie in particolare, per la codifica della semantica di forme digitali e del loro utilizzo per la valutazione della similarità semantica di forme. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Sistemi per la visualizzazione ed il docking molecolare hanno un utilizzo ed un potenziale impiego nel processo di \"drug design\" e rivestono quindi un ruolo importante nell'aumento di competitività nella produzione di farmaci innovativi. (literal)
Tecnologie
  • Il gruppo coinvolto ha sviluppato negli anni diversi prototipi software per la sperimentazione dei metodi di analisi definiti; questi verranno utilizzati per valutare il potenziale utilizzo delle stesse tecniche in ambito bioinformatico, adattandoli alle specifiche esigenze del contesto. (literal)
Obiettivi
  • Obiettivo generale del modulo e' di integrare e mettere a disposizione del progetto Bioinformatica la competenza propria del gruppo IMATI-GE coinvolto sulla caratterizzazione di forme multidimensionali, sulla classificazione e retrieval di forme, sulla valutazione della similarità a livello geometrico, strutturale e semantico. Obiettivi specifici a lungo termine sono: lo sviluppo di metodologie innovative per il matching di forme che siano utilizzabili all'interno di un sistema per il docking molecolare; lo sviluppo di un sistema per la navigazione e visualizzazione di dati relativi a strutture molecolari guidato dalla strutturazione dell'informazione in base a criteri di tipo topologico ma orientati alla semantica, in particolare contour tree e grafi di Reeb; lo sviluppo di un sistema per la classificazione di forme relative a strutture molecolari che tenga conto di criteri geometrici, strutturali e semantici. (literal)
Stato dell'arte
  • La modellazione digitale delle strutture molecolari è ritenuta supporto fondamentale alla comprensione di fenomeni rilevanti alla genomica e protenomica. I metodi esistenti sono basati sull'estrazione di dati che approssimano la forma delle superfici molecolari in senso geometrico. La topologia computazionale è un ottimo framework teorico e computazionale per impostare il problema della modellazione e visualizzazione guidata da caratteristiche di forma rilevanti ai fini della comprensione delle proprietà dei dataset stessi. Contour tree, grafi di Reeb e i complessi di Morse-Smale sono ad esempio strutture di riferimento per una visualizzazione delle forme più orientata alla semantica che al livello di dettaglio della geometria. Esistono diversi metodi di segmentazione (ad es., complessi di Morse-Smale della funzione di Connolly) che sono estremamente utili ai fini dell'individuazione di possibili siti di docking. Si propone in questo ambito lo studio di un framework teorico e computazionale all'interno del quale impostare diversi criteri di analisi, ottenendo quindi un sistema molto flessibile ed utilizzabile anche per la classificazione automatica di forme molecolari. (literal)
Tecniche di indagine
  • Simulazione grafica di strutture molecolari, a livello di superfici molecolari (modelli 3D di superfici molecolari) (literal)
Descrizione di

Incoming links:


Descrizione
data.CNR.it