Modulo di Biologia strutturale: Cenni introduttivi di biologia strutturale. Descrizione delle seguenti tecniche: Microscopia a Forza Atomica (AFM), Microscopia Elettronica (EM, cryo-EM), Risonanza Magnetica Nucleare (NMR), Cristallografia a raggi-X. Per ogni tecnica saranno affrontati i seguenti argomenti: strumentazione, preparazione del campione, raccolta e analisi dei dati. Il modulo di biologia strutturale si chiude con un'esercitazione di laboratorio sulla cristallografia a raggi-X. Alla fine del modulo lo studente conoscerà le nozioni di base sulle principali tecniche per la determinazione della struttura tridimensionale delle proteine e sarà in grado di stabilire la qualità di una struttura proteica. Inoltre gli studenti acquisiranno la capacità critica per stabilire, data una proteina di sequenza nota, quale sia la tecnica più indicata per determinarne la struttura. Modulo di proteomica: Principi di spettrometria di massa. Metodi di ionizzazione. Analizzatori di massa. LC-massa. Principali metodologie nell'analisi del proteoma e nell'identificazione di proteine. Strategie sperimentali in proteomica sistematica, differenziale e funzionale. Il modulo prevede un'esercitazione di laboratorio sull’analisi di dati proteomici ottenuti da esperimenti di spettrometria di massa. Alla fine del modulo lo studente conoscerà le nozioni di base sulle principali tecniche per l'analisi proteomica. Modulo di Bioinformatica. Descrizione delle seguenti tecniche: ricerche in banche dati mediante l’utilizzo dell’algoritmo Blast e PSI-Blast, allineamenti di coppia e multipli per sequenze proteiche; cenni di filogenesi; cenni delle principali tecniche di modellizzazione delle strutture proteiche. Modellizzazione per omologia, la validazione finale del modello generato, i limiti della tecnica e gli ambiti di utilizzo. Il modulo si chiude con un'esercitazione di laboratorio sulla modellizzazione in cui lo studente costruisce e valida un modello di struttura tridimensionale di una proteina a struttura incognita. Alla fine del modulo lo studente conoscerà le nozioni di base sull’analisi delle sequenze proteiche, conoscerà i principali passi da attuare per la modellizzazione della struttura tridimensionale delle proteine (homology modelling), sarà in grado di stabilirne la qualità. Eventualmente lo studente saprà come inferire la funzione di una proteina grazie all’ausilio di allineamenti multipli di sequenza, confronto tra profili di sequenze e ricerche in banche dati (di struttura e sequenza). Inoltre gli studenti acquisiranno la capacità di utilizzare alcune tecnologie informatiche per essere in grado di rispondere a domande biologiche. In particolare gli studenti avranno una comprensione degli approcci computazionali discussi a lezione e delle loro applicazioni a problemi specifici. Modulo di biochimica strutturale: Metodi spettroscopici all’equilibrio. Stabilità termodinamica delle proteine e curva di denaturazione. Esperimenti di cinetica rapida. Meccanismi di folding. Caratterizzazione di stati di transizione e intermedi di folding. Le fibrille amiloidi: meccanismi di aggregazione e fibrillogenesi. Riconoscimento inter-molecolare e curva di legame all’equilibrio. Meccanismi di riconoscimento intermolecolare e di cinetica di legame. Cenni sulla progettazione e realizzazione de novo di proteine artificiali. Alla fine del modulo lo studente conoscerà le nozioni di base relative alla stabilità e propensità all'aggregazione delle proteine. Modulo di ingegneria proteica: Produzione di proteine ricombinanti. Progettazione e realizzazione di varianti proteiche. Aggregazione delle proteine. Metodi di clonaggio e mutagenesi, inclusi metodi di clonaggio per ricombinazione (Gateway, TOPO, CRE-LOX ecc.) e mutage-nesi casuale (DNA shuffling, STEP, Error Prone PCR). Metodi di modificazione genomica mediante DSB (ZFN,TALEN, CRISPR-CAS). Proteine di fusione. Tag, tipologie ed usi. Green Fluorescent Protein. Clonaggio e purificazione di proteine ricombinanti con His-tag ed altri tag. Proteine terapeutiche. Anticorpi ricombinanti. Per ogni tecnica saranno analizzati esempi di proteine ricombinanti rilevanti in ambito biomedico. Il modulo di ingegneria proteica si chiude con una esercitazione di laboratorio sul disegno di un esperimento di clonaggio di una proteina di fusione e sua mutagenesi, condotto in forma integrata con il modulo di biochimica strutturale. Alla fine del modulo lo studente conoscerà le nozioni di base sulle principali tecniche per la espressione e mutagenesi di proteine e sarà in grado di stabilire quale sia la tecnica più indicata per ottenere proteine ricombinanti e loro mutanti sito-diretti e casuali.

Articoli monografici indicati a lezione e sul sito e-learning del corso.

Cenni introduttivi di biologia strutturale delle proteine. Allineamenti multipli di sequenza, confronto tra profili di sequenze e ricerche in banche dati (di struttura e sequenza). Modellizzazione per omologia affrontando tutti i principali passaggi di tale tecnica, la validazione finale del modello generato, i limiti della tecnica e gli ambiti di utilizzo. Utilizzo delle principali risorse di tipo bioinformatico mediante il portale dello European Bioinformatics Institute (EBI), esempi ed applicazioni in ambito biomedico. Gli studenti acquisiranno la capacità di utilizzare alcune tecnologie informatiche per essere in grado di rispondere a domande comuni nell'ambito della ricerca biomedica. In particolare gli studenti avranno una comprensione degli approcci computazionali discussi a lezione e delle loro applicazioni a problemi specifici.

materiale fornito dal docente

Cenni introduttivi di biologia strutturale. Descrizione delle seguenti tecniche: Microscopia a Forza Atomica (AFM), Microscopia Elettronica (EM, cryo-EM), Risonanza Magnetica Nucleare (NMR), Cristallografia a raggi-X. Per ogni tecnica saranno affrontati i seguenti argomenti: strumentazione, preparazione del campione, raccolta e analisi dei dati. Il corso si chiude con un'esercitazione di laboratorio sulla cristallografia a raggi-X.

Slide delle lezioni in PDF + materiale fornito dal docente. Consigliato, ma NON obbligatorio: Metodologie biochimiche e biomolecolari Strumenti e tecniche per il laboratorio del nuovo millennio autore: Mauro Maccarrone anno:2019 ISBN: 9788808520555

Stabilità termodinamica delle proteine. Ottenere ed analizzare una curva di denaturazione con metodi spettroscopici all’equilibrio. Meccanismi di folding. Esperimenti di cinetica rapida. Caratterizzazione di stati di transizione e intermedi di folding. Le fibrille amiloidi: meccanismi molecolari di aggregazione e fibrillogenesi. Meccanismi di riconoscimento intermolecolare e di cinetica di legame. Ottenere ed analizzare una curva di legame con metodi spettroscopici all’equilibrio. Cenni sulla progettazione e realizzazione de novo di proteine artificiali.

Materiale fornito a lezione (slide delle lezioni, appunti e articoli scientifici) e disponibile on-line sul sito E-learning del Corso.

Modulo di Biologia strutturale: Cenni introduttivi di biologia strutturale. Descrizione delle seguenti tecniche: Microscopia a Forza Atomica (AFM), Microscopia Elettronica (EM, cryo-EM), Risonanza Magnetica Nucleare (NMR), Cristallografia a raggi-X. Per ogni tecnica saranno affrontati i seguenti argomenti: strumentazione, preparazione del campione, raccolta e analisi dei dati. Il modulo di biologia strutturale si chiude con un'esercitazione di laboratorio sulla cristallografia a raggi-X. Alla fine del modulo lo studente conoscerà le nozioni di base sulle principali tecniche per la determinazione della struttura tridimensionale delle proteine e sarà in grado di stabilire la qualità di una struttura proteica. Inoltre gli studenti acquisiranno la capacità critica per stabilire, data una proteina di sequenza nota, quale sia la tecnica più indicata per determinarne la struttura. Modulo di proteomica: Principi di spettrometria di massa. Metodi di ionizzazione. Analizzatori di massa. LC-massa. Principali metodologie nell'analisi del proteoma e nell'identificazione di proteine. Strategie sperimentali in proteomica sistematica, differenziale e funzionale. Il modulo prevede un'esercitazione di laboratorio sull’analisi di dati proteomici ottenuti da esperimenti di spettrometria di massa. Alla fine del modulo lo studente conoscerà le nozioni di base sulle principali tecniche per l'analisi proteomica. Modulo di Bioinformatica. Descrizione delle seguenti tecniche: ricerche in banche dati mediante l’utilizzo dell’algoritmo Blast e PSI-Blast, allineamenti di coppia e multipli per sequenze proteiche; cenni di filogenesi; cenni delle principali tecniche di modellizzazione delle strutture proteiche. Modellizzazione per omologia, la validazione finale del modello generato, i limiti della tecnica e gli ambiti di utilizzo. Il modulo si chiude con un'esercitazione di laboratorio sulla modellizzazione in cui lo studente costruisce e valida un modello di struttura tridimensionale di una proteina a struttura incognita. Alla fine del modulo lo studente conoscerà le nozioni di base sull’analisi delle sequenze proteiche, conoscerà i principali passi da attuare per la modellizzazione della struttura tridimensionale delle proteine (homology modelling), sarà in grado di stabilirne la qualità. Eventualmente lo studente saprà come inferire la funzione di una proteina grazie all’ausilio di allineamenti multipli di sequenza, confronto tra profili di sequenze e ricerche in banche dati (di struttura e sequenza). Inoltre gli studenti acquisiranno la capacità di utilizzare alcune tecnologie informatiche per essere in grado di rispondere a domande biologiche. In particolare gli studenti avranno una comprensione degli approcci computazionali discussi a lezione e delle loro applicazioni a problemi specifici. Modulo di biochimica strutturale: Metodi spettroscopici all’equilibrio. Stabilità termodinamica delle proteine e curva di denaturazione. Esperimenti di cinetica rapida. Meccanismi di folding. Caratterizzazione di stati di transizione e intermedi di folding. Le fibrille amiloidi: meccanismi di aggregazione e fibrillogenesi. Riconoscimento inter-molecolare e curva di legame all’equilibrio. Meccanismi di riconoscimento intermolecolare e di cinetica di legame. Cenni sulla progettazione e realizzazione de novo di proteine artificiali. Alla fine del modulo lo studente conoscerà le nozioni di base relative alla stabilità e propensità all'aggregazione delle proteine. Modulo di ingegneria proteica: Produzione di proteine ricombinanti. Progettazione e realizzazione di varianti proteiche. Aggregazione delle proteine. Metodi di clonaggio e mutagenesi, inclusi metodi di clonaggio per ricombinazione (Gateway, TOPO, CRE-LOX ecc.) e mutage-nesi casuale (DNA shuffling, STEP, Error Prone PCR). Metodi di modificazione genomica mediante DSB (ZFN,TALEN, CRISPR-CAS). Proteine di fusione. Tag, tipologie ed usi. Green Fluorescent Protein. Clonaggio e purificazione di proteine ricombinanti con His-tag ed altri tag. Proteine terapeutiche. Anticorpi ricombinanti. Per ogni tecnica saranno analizzati esempi di proteine ricombinanti rilevanti in ambito biomedico. Il modulo di ingegneria proteica si chiude con una esercitazione di laboratorio sul disegno di un esperimento di clonaggio di una proteina di fusione e sua mutagenesi, condotto in forma integrata con il modulo di biochimica strutturale. Alla fine del modulo lo studente conoscerà le nozioni di base sulle principali tecniche per la espressione e mutagenesi di proteine e sarà in grado di stabilire quale sia la tecnica più indicata per ottenere proteine ricombinanti e loro mutanti sito-diretti e casuali.

Metodologie biochimiche e biomolecolari. Strumenti e tecniche per il laboratorio del nuovo millennio. Maccarrone (Zanichelli) Articoli monografici indicati a lezione e sul sito e-learning