Università degli studi dell'Insubria

BIOCHIMICA STRUTTURALE

A.A. di erogazione 2015/2016

Laurea Magistrale in BIOLOGIA APPLICATA ALLA RICERCA BIOMEDICA (A.A. 2014/2015)
Docenti
Anno di corso: 
2
Tipologia di insegnamento: 
Affine/Integrativa
Settore disciplinare: 
BIOCHIMICA (BIO/10)
Crediti: 
4
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
32
Dettaglio ore: 
Lezione (32 ore)

Obiettivi dell’insegnamento e risultati di apprendimento attesi

1. Acquisizione di competenze teoriche e operative con riferimento a: Aspetti Morfologici/Funzionali: - Comprensione dei meccanismi strutturali di regolazione della funzione delle proteine. 2. Acquisizione di competenze applicative con riferimento a: Procedure metodologiche e strumentali ad ampio spettro per la ricerca biologica: - Metodologie per la determinazione sperimentale della struttura proteica e strumenti bioinformatici per la classificazione gerarchica della struttura proteica. - Metodologie per lo studio dei meccanismi di regolazione dell'attività enzimatica.

Modalità di verifica dell’apprendimento
L'esame, solo orale, consiste in due domande. La prima riguarda l'organizzazione dell'esposizione di un argomento del corso, senza indicazioni specifiche, in modo da valutare l'autonomia di giudizio (making judgements), oltre a conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding). La seconda domanda è più specifica ed è rivolta all'analisi di specifiche problematiche all'interno di un singolo argomento, per valutare conoscenza e capacità di comprensione applicate (applying knowledge and understanding).

Prerequisiti: 

Non sono richiesti prerequisiti formali.

 Introduzione alla struttura delle proteine.
 Proprietà chimico-fisiche degli aminoacidi. Gli aminoacidi proteici, proprietà chimico-fisiche. Interazioni non covalenti. Aminoacidi non proteici.
 Organizzazione strutturale delle proteine. Livelli di organizzazione strutturale. Il grafico di Ramachandran. Proteine fibrose (cheratina, elastina, collageno). Proteine globulari. Architetture multidominio. Denaturazione e folding.
 Purificazione e caratterizzazione delle proteine. Purificazione: Cromatografia ed elettroforesi. Caratterizzazione: Massa molecolare, struttura primaria, struttura secondaria, folding/unfolding, struttura terziaria. Metodi di spettrometria di massa.
 Determinazione della struttura delle proteine . Principi di diffrattometria a raggi X. Aspetti storici. Analisi delle strutture cristallografiche. Esempi applicativi. Principi di spettroscopia NMR. Principi metodologici della strutturistica NMR. Confronto tra strutture raggi X e strutture NMR.
 Classificazione strutturale delle proteine e principali motivi strutturali. Il Protein Data Bank. Classificazione gerarchica delle proteine (SCOP, CATH). Esempi dei principali fold: elica singola, helix-turn-helix, four-helix-bundle, esempi di packing di alfa-eliche, beta-sandwich e beta-barrel, beta-propeller, croce greca, Rossman fold, alpha-beta barrels, alpha-beta sheets, topologie alfa + beta.
 Strutture quaternarie e cooperatività. Approfondimento dell'esempio classico: l'emoglobina. Il quadrato termodinamico e la teoria delle linked functions di Wyman. L'effetto allosterico (emoglobina, recettore del GABA, recettori legati alle proteine G). Cooperatività e allosteria in proteine monomeriche: l'esempio della sieroalbumina umana. Evoluzione molecolare delle proprietà allosteriche.
 Ioni metallici e struttura/funzione delle proteine. Cofattori metallici. Metalloenzimi. Aspetti storici di Fe, Cu, Mg e Zn in biochimica. Ruolo degli ioni metallici in biologia. Specificità degli aminoacidi come leganti di ioni metallici. Geometrie di coordinazione in metalloproteine: Fe, Zn, Cu.
 Enzimi. Richiami di catalisi enzimatica. Vitamine e cofattori. Classificazione IUBMB EC degli enzimi. Cinetica allo stato stazionario. Meccanismi di inibizione e metodi per determinare il meccanismo. Diagrammi di Cleland.
 Proteine del sistema immunitario . Immunoglobuline. Motivi strutturali. Determinanti del riconoscimento molecolare. Variabilità e conservazione strutturale. MHC di classe I e II. Analisi delle strutture cristallografiche. Il recettore delle cellule T. I corecettori CD4 e CD8. Citochine. Classificazione funzionale delle citochine. Classificazione strutturale delle citochine e dei recettori.
 Patologie da aggregazione proteica. Aβ (Alzheimer), α-sinucleina (Parkinson), huntingtina (corea di Huntington), proteina prionica (encefalopatia spongiforme, malattia di Kreutzfeld-Jakob).

Bibliografia, dispense, slides ed eventuali altri sussidi didattici verranno messi a disposizione a disposizione dello studente sul sito e-learning