CHIMICA BIORGANICA

Il corso intende fornire agli studenti le conoscenze per lo sviluppo di strategie atte alla caratterizzazione di complesse miscele proteiche mediante l’utilizzo combinato di metodi proteomici quali, tecniche di separazione elettroforetica e cromatografia, reazioni di digestione in-gel, analisi mediante spettrometria di massa MALDI-TOF e RP-HPLC/nESI MS/MS e strumenti bioinformatici.

Lezioni frontali in aula.

Esercitazioni guidate in laboratorio sull'utilizzo di uno spettrometro di massa nello studio di peptidi e proteine.

Esercitazioni guidate in laboratorio sull'utilizzo dei software bio-informatici per la caratterizzazione di miscele proteiche e peptidiche mediante dati di spettrometria di massa.

Conoscenze di base di chimica organica (utili)

Conoscenza dei concetti di base della cromatografia liquida (importanti)

Conoscenza dei concetti di base della spettrometria di massa (indispensabili)

La frequenza delle lezioni è fortemente consigliata.

Richiami su amminoacidi e proteine

Amminoacidi: cosa sono; proprietà acido-base degli amminoacidi; punto isoelettrico; reattività degli amminoacidi; amminoacidi comuni e rari; amminoacidi essenziali e non essenziali; come si legano tra loro gli amminoacidi per formare i peptidi e le proteine; caratteristiche del legame peptidico.

Proteine: struttura primaria, secondaria e terziaria delle proteine. Le proteine con struttura quaternaria; conformazione e funzioni delle proteine; denaturazione delle proteine.

Metodi di separazione di miscele proteiche

Elettroforesi bidimensionale (2D elettroforesi): preparazione del campione; prima dimensione: focalizzazione isoelettrica (IEF); seconda dimensione: elettroforesi su gel di poliacrilammide in presenza di sodiododecilsolfato (SDS-PAGE); rivelazione degli spot proteici.

Richiami sulle tecniche cromatografiche per la separazione di miscele proteiche (RP-HPLC).

La Spettrometria di massa applicata allo studio di peptidi e proteine

Richiami sulle tecniche di ionizzazione “soft”: Matrix- Assisted Laser Desorption/Ionization (MALDI) e Electrospray (ESI). La Spettrometria di massa tandem (MS/MS) per la caratterizzazione della sequenza di un peptide.

Come studiare le proteine mediante la spettrometria di massa

Caratterizzazione della sequenza amminoacidica di una proteina mediante spettrometria di massa; dalle singole proteine ai sistemi proteici complessi: l’era della proteomica;

Caratterizzazione di sistemi proteici complessi

Identificazione delle proteine mediante approcci top-down e bottom-up; approcci gel-based e approcci gel-free. Interpretazione dei dati MS/MS: il de novo Sequencing; identificazione proteica per omologia mediante BLAST (Basic Local Aligment Software Tool). Ricerca nei database proteici mediante dati di spettrometria di massa: software Mascot e software PEAKS. Proteomica Quantitativa: approcci SILAC, ICAT e iTRAQ e approcci label-free. Esempi e applicazioni pratiche.

Cenni di Bioinformatica

Le banche dati biologiche; struttura delle banche dati; metodi di allineamento di sequenze biologiche; le Dot Matrix e le Matrici di Sostituzione; ricerca di similarità in banche dati mediante algoritmi euristici: FASTA e BLAST; allineamento multiplo di sequenze: Il software ClustalW.

1. Chimica e Propedeutica Biochimica – Bettelheim; Brown etc. – EDISES

2. Chimica Organica – W.H. Brown; C.S. Foote; EDISES

3. Computational Methods for Mass Spectrometry Proteomics – I. Eidhammer; K. Flikka; L. Martens; S.O. Mikalsen; WILEY

4. Proteomics in Practice: A Laboratory Manual of Proteome Analysis – R. Westermeier; T. Naven; WILEY

5. Appunti, dispense e slides di lezione

Colloquio orale sugli argomenti svolti a lezione e sulle esperienze di laboratorio

Non Riportate