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Versione 66 del 12/03/2021 09.24.05

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Introduzione

Questa pagina presenta una lista di software, librerie e pacchetti utilizzabili su Ubuntu utili nell'ambito della biologia. I contenuti sono divisi in due categorie principali: bioinformatica e chimica computazionale. Nonostante sia una estrema semplificazione degli approcci informatici adottati in biologia, assumiamo per semplicità questi come i filoni principali di ricerca.

Bioinformatica

BBMap

BioConda

  • Sito: https://bioconda.github.io/

  • Descrizione: Bioconda è un repository di software per la bioinformatica distribuito sul package manager Conda.

  • Licenza: MIT License (più licenze specifiche per i singoli pacchetti)

BioconductoR

  • Sito: https://www.bioconductor.org/

  • Descrizione: collezione di librerie, pacchetti e dataframe sviluppati per R allo scopo di effettuare calcoli e analisi di dati in ambito omico (principalmente genomica e proteomica, ma non solo).

  • Licenza: Artistic License 2.0

Biopython

  • Sito: https://biopython.org/

  • Descrizione: insieme di tool di programmazione sviluppati in Python. È un progetto collaborativo distribuito per sviluppare librerie e applicazioni Python che soddisfino le esigenze del lavoro del bioinformatico.

  • Licenza: il cpdice sorgente viene distribuito con licenza Biopython License

Bowtie

  • Sito: http://bowtie-bio.sourceforge.net/index.shtml

  • Descrizione: pacchetto software comunemente utilizzato per l'allineamento di frammenti (provenienti da metodi di sequenziamento) contro assembly genomici di riferimento.

  • Licenza: Artistic License 2.0

CytoScape

  • Sito: https://cytoscape.org/

  • Descrizione: piattaforma open source per la visualizzazione di network di interazioni molecolari e pathways biologici. Consente di integrare i network con annotazioni funzionali (ad esempio Gene Ontology), profili di espressione genica e molto altro.

  • Licenza: GNU LGPL (Lesser General Public License)

FastQC

HMMER

MaxQuant/Perseus

  • Sito: https://maxquant.net/

  • Descrizione: piattaforma per l’analisi di dati di proteomica quantitativa, in particolare MaxQuant è disegnato specificamente per l’analisi di dataset da spettrometria di massa.

  • Licenza: Freeware

Muscle

PHYLIP

Seaview

T-Coffee

UGENE

  • Sito: http://ugene.net/

  • Descrizione: piattaforma integrata per l'analisi di dati biologici come sequenze, annotazioni, allineamenti multipli, alberi filogenetici, assembly NGS e molto altro.

  • Licenza: GNU GPL v2.0

Chimica Computazionale

AMBER

  • Sito: https://ambermd.org

  • Descrizione: software per simulazioni di dinamica molecolare, molto impiegato per la robustezza e l’affidabilità dei force field che implementa.

  • Licenza: il core principale di AMBER viene rilasciato sotto licenza proprietaria, i tool di analisi e sviluppo (AMBERTools) vengono rilasciati con licenze GPL o FOSS.

AutoDock

  • Sito: http://autodock.scripps.edu/

  • Descrizione: suite di tool per eseguire calcoli di docking, predice pose strutturali su come piccole molecole possano legarsi a recettori la cui struttura 3D è nota sperimentalmente.

  • Licenza: GNU General Public License, Licenza Apache

Bioblender

  • Sito: http://www.bioblender.org/

  • Descrizione: estensione di Blender per la visualizzazione e il rendering di biomolecole

  • Licenza: GNU GPL

ccp4

  • Sito: https://www.ccp4.ac.uk/

  • Descrizione: il Collaborative Computational Project Number 4 (ccp4) è un progetto istituito nel 1979 per supportare la collaborazione tra ricercatori che lavorano nello sviluppo di software e assemblare una raccolta completa di software per la biologia strutturale. Esiste un progetto derivato (Collaborative Computational Project for Electron cryo-Microscopy - ccp-em) dedicato alla microscopia crioelettronica.

  • Licenza: dipenda dai singoli pacchetti della raccolta.

Chimera

  • Sito: https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/

  • Descrizione: software per la visualizzazione e l'analisi interattiva di strutture molecolari e dati correlati, tra cui mappe di densità, complessi supramolecolari, allineamenti di sequenze, risultati di docking, traiettorie e ensemble conformazionali.

  • Licenza: Free per uso non commerciale

GROMACS

  • Sito: https://www.gromacs.org/

  • Descrizione: software per simulazioni di dinamica molecolare, molto utile per i numerosi tool di analisi post-produzione che offre.

  • Licenza: GNU Lesser General Public License (LGPL), version 2.1

Modeller

  • Sito: https://salilab.org/modeller/

  • Descrizione: Software per la creazione di modelli strutturali di proteine usando l’approccio del homology modeling

  • Licenza: Software proprietario: academic nonprofit freeware, Software commerciale

NAMD

Open Babel

PyMOL

  • Sito: https://pymol.org/

  • Descrizione: viewer molecolare di alto livello, ideale per la produzione di materiale da pubblicare o presentare.

  • Licenza: la versione attuale di PyMOL è chiusa e a pagamento rilasciata da Schrodinger.

    Esistono progetti open e free ma potrebbero riguardare vecchie versioni forse non più mantenute.

Quantum ESPRESSO

  • Sito: https://www.quantum-espresso.org/

  • Descrizione: suite per i calcoli della struttura elettronica la modellazione di materiali, si basa sulla teoria del funzionale della densità (DFT).

  • Licenza: GNU GPL

Rosetta

  • Sito: https://www.rosettacommons.org/

  • Descrizione: software per la modellazione ab initio di macromolecole, punto di riferimento per la predizione di strutture proteiche. Considerato l'intensivo sforzo di calcolo richiesto Rosetta viene distribuito anche come servizio online.

  • Licenza: Commerciale, liberamente disponibile per uso accademico

ViennaRNA

VMD

Ulteriori risorse online

  • BLAST: servizi per l'allineamento locale di sequenze offerto dal NIH.

  • CATH: banca dati per la classificazione strutturale di domini proteici.

  • Ensembl: browser genomico hostato dal EMBL (European Molecular Biology Laboratory).

  • (Entrez)Gene: banca dati di geni isolati e caratterizzati.

  • Galaxy: piattaforma integrata per l'analisi di dati genomici, offre numerosi tool da combinare in workflow customizzabili.

  • GeneCards: questo portale rappresenta il punto di partenza per reperire una grande quantità di informazioni e annotazioni sui geni umani.

  • GenePattern: piattaforma per l'analisi dell'espressione genica (RNA-seq and microarray), copy number variation, proteomica, citometria di flusso e network analysis.

  • KEGG Pathway Database: database di pathway metabolici.

  • InterPro: banca dati per la classificazione di famiglie di proteine.

  • MSA tools: tools online di allineamento multiplo di sequenze, hostato da EMBL (European Molecular Biology Laboratory).

  • OMIM: banca dati sulle malattie ereditarie e disordini genetici.

  • pandas: libreria software scritta per il linguaggio di programmazione Python per la manipolazione e l'analisi dei dati.

  • PDBsum: database che colleziona informazioni e annotazioni su strutture 3D (file PDB).

  • Protein Data Bank: repository di strutture 3D di macromolecole (proteine, acidi nucleici) risolte sperimentalmente.

  • Protein Structure Prediction Center: questo sito raccoglie i risultati dei CASP (Critical Assessment of protein Structure Prediction), un contest internazionale per la valutazione di metodi innovativi di predizione di strutture 3D.

  • PubMed: portale per la ricerca bibliografica di articoli scientifici peer reviewed.

  • Reactome: database di pathway metabolici.

  • RefSeq: banca dati di sequenze amminoacidiche risolte sperimentalmente.

  • SCOP: database per la classificazione strutturale delle proteine.

  • Taverna: piattaforma per la progettazione e l'esecuzione di workflow.

  • UCSC Genome Browser: browser genomico per visualizzare dove mappano i geni sui genomi di diversi organismi

  • UniProtKB: repository di annotazioni funzionali di proteine (sperimentali e computazionali).

Ulteriori risorse

  • UbuntuScience/Biology: pagina con ulteriori voci sul wiki internazionale, dalla quale questa guida prende spunto.

  • Molecular mechanics: pagina di Wikipedia con i principali software, e relativo confronto, per calcoli di meccanica molecolare.

CategoryScienza