Ateneo - UPO

Il corso si propone di fornire allo studente le conoscenze fondamentali riguardanti la simulazione computerizzata di entità chimiche (proteine, molecole).

Andreas Kukol, "Molecular Modeling of Proteins", English | 2014 | ISBN: 1493914642. https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-4939-1465-4

Nathan Brown, "In Silico Medicinal Chemistry: Computational Methods to Support Drug Design", English | 2015 | ISBN: 978-1-78262-163-8. https://pubs.rsc.org/en/content/ebook/978-1-78262-163-8

1. Conoscenze. Alla fine del Corso gli studenti dovranno conoscere i principali metodi attualmente utilizzati nell'ambito della simulazione di sistemi di interesse chimico-biologico. In particolare, essi dovranno essere a conoscenza delle principali tecniche computazionali utili sia per il calcolo delle energie e delle geometrie molecolari, sia per l'analisi conformazionali di piccole (farmaci, ligandi endogeni) e macromolecole (proteine e acidi nucleici).
2. Capacità di applicare le conoscenze. Lo studente dovrà essere in grado di saper individuare la procedura più opportuna per risolvere alcuni problemi chimico-biologico che verranno proposti durante lo svolgimento del corso. Dovrà, inoltre, saper utilizzare alcuni software di modeling di base per prevedere la struttura tridimensionale proteica e l’associazione farmaco-recettore.

Nessuno

Il corso consiste in lezioni frontali con il supporto di slide che vengono fornite agli
studenti all'inizio del corso. Si presenteranno gli argomenti sia generali che specifici
del corso, fornendo le nozioni essenziali per la comprensione dell'argomento
trattato e, anche cercando di aprire discussioni con gli studenti. All’interno della pagina del corso sul D.I.R. (http://www.dir.uniupo.it) è attivo un forum per favorire la discussione condivisa (docente-studenti, studente-studenti) delle tematiche trattate nel corso.
Le tematiche affrontate a lezione saranno oggetto di esercitazioni/simulazioni tramite l’utilizzo di programmi complessi di modellistica molecolare.
In caso di perdurare dell’emergenza legata al COVID-19, video lezioni in modalità streaming e/o tramite video su canale dedicato YouTube.

Per ulteriori informazioni, si prega di consultare la pagina del corso su D.I.R. all'indirizzo http://www.dir.uniupo.it

L’esame consiste in un orale sugli argomenti trattati a lezione.
La prima domanda può essere una breve presentazione di un case-study preparata precedentemente dove lo studente dovrà dimostrare di conoscere principi e metodi (teoria e pratica) delle metodologie di modeling moelcolare nonché di aver acquisito conoscenze di base sui metodi per la presivione della struttura proteica e delle interazioni farmaco-recettore.

Metodi per il calcolo della geometria ed energia molecolare: Meccanica Molecolare. Metodi quantomeccanici (semi-empirici e ab initio, metodi DFT). I metodi misti Quantum Mechanics/ Molecular Mechanics per lo studio di sistemi molecolari e supramolecolari di grosse dimensioni. Utilizzo della densità elettronica e potenziale elettrostatico (MEP) per lo studio della similitudine e per il riconoscimento molecolare.
Metodi di simulazione molecolare: Introduzione alla problematica della simulazione di molecole di interesse chimico-biologico. Dinamica Molecolare: metodi coarse grained e atomistici. Metodi di solvatazione. Alcuni esempi: solvatazione di ammino acidi e studio di una proteina in soluzione.
Analisi conformazionale per molecole di interesse biologico: Metodi sistematici e metodi statistici (Monte Carlo). Il problema dell'analisi conformazionale per sistemi con un elevato numero di gradi di libertà.
Applicazioni dei metodi: La modellistica delle molecole di interesse biologico- introduzione al drug design: metodi computazionali applicati alle biomolecole: Determinazione della struttura 3D di peptidi e proteine (metodi ab initio, Homology modeling e folding recognition). Applicazioni al modeling e design di peptidomimetici. La progettazione di un farmaco. Similitudine molecolare. Oligonucleotidi e acidi nucleici a singolo e doppio filamento ed il legame a ponte di idrogeno.
Simulazioni di peptidi e proteine in bilayer lipidici: stato dell’arte ed esempi applicativi.
Ricerca bibliografica e come si risolve un caso studio.

Lo studente al termine del corso avrà appreso gli aspetti fondamentali necessari per simulare correttamente le strutture chimico-biologiche.