Ateneo - UPO

Il corso coprirà diverse sezioni chiave e contenuti correlati per fornire alle studentesse e agli studenti una comprensione approfondita della scienza delle proteine e delle sue applicazioni. Inizierà con una sezione introduttiva di livellamento in cui saranno discussi i principi e le nozioni di base sulle proteine e sugli enzimi, comprese le loro proprietà e funzioni. Successivamente, il corso presenterà e discuterà i principi di base del drug design e dell'ingegneria delle proteine su base razionale. Saranno esplorati anche i metodi fisico-chimici per lo studio delle interazioni molecolari proteina-proteina e proteina-ligando. Inoltre, ci sarà un laboratorio focalizzato sui danni al DNA e la riparazione, oltre che sugli antiossidanti a base proteica. Il corso includerà seminari tenuti da esperte ed esperti di aziende impegnate nel campo della scienza delle proteine applicata alla cosmesi. Inoltre, il corso si propone di introdurre le studentesse e gli studenti ai principi principali delle simulazioni computerizzate di entità chimiche, inclusi composti e proteine. Attraverso queste sezioni integrate, le studentesse e gli studenti acquisiranno sia conoscenze teoriche sia competenze pratiche essenziali per simulare correttamente le strutture chimico-biologiche e comprendere le loro interazioni e applicazioni in vari campi.

Introduction to Protein Science: Architecture, Function, and Genomics by Arthur Lesk. Oxford 2015.
Biochemistry 10th edition by Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer. Macmillan 2023
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: L'obiettivo del corso è quello di migliorare la conoscenza delle studentesse e degli studenti sulla scienza delle proteine, con un particolare focus sulla relazione struttura-attività nelle macromolecole biologiche e sull'approccio strutturale per la progettazione razionale di potenziali molecole ligandi proteici con potenziale terapeutico. Dopo una fase iniziale di consolidamento sui concetti fondamentali, il corso procederà a contestualizzare i principi base della scienza delle proteine nel campo cosmetico, con un percorso didattico focalizzato su alcuni temi selezionati legati alla cosmesi, inclusi gli agenti antiossidanti e la riparazione dei danni al DNA. Inoltre, al termine del corso, le studentesse e gli studenti dovranno conoscere i principali metodi attualmente utilizzati nella simulazione di sistemi di interesse chimico-biologico. In particolare, dovranno essere consapevoli delle principali tecniche computazionali utili sia per il calcolo delle energie e delle geometrie molecolari, sia per l'analisi conformazionale di piccole molecole (farmaci, ligandi endogeni) e macromolecole (proteine e acidi nucleici).

2. Capacità di applicare le conoscenze: Le studentesse e gli studenti dovranno essere in grado di identificare la procedura più appropriata per risolvere vari problemi chimico-biologici proposti durante il corso. Dovranno inoltre saper utilizzare alcuni software di modellizzazione di base per prevedere la struttura tridimensionale delle proteine e l'associazione farmaco-recettore. Questo implica non solo la comprensione degli aspetti teorici, ma anche l'applicazione delle competenze pratiche per eseguire simulazioni e analizzare i risultati in modo efficace.

Conoscenze di base in chimica generale, chimica organica, fisica e biochimica.

Le lezioni si svolgeranno ex-cathedra con il supporto di diapositive e materiale video, che saranno forniti alle studentesse e agli studenti all'inizio delle lezioni. L'aula sarà utilizzata per l'esecuzione di esercizi e quiz, nonché per la discussione dei dati presentati nella letteratura scientifica. Saranno introdotti argomenti generali e specifici, e saranno forniti concetti di base per facilitare la comprensione di ciascun tema. Inoltre, le studentesse e gli studenti potranno utilizzare i libri di testo consigliati per approfondire gli argomenti trattati in aula. Gli argomenti trattati in classe saranno anche oggetto di esercizi e simulazioni attraverso l'uso di programmi complessi di modellizzazione molecolare, permettendo alle studentesse e agli studenti di applicare le loro conoscenze teoriche in un contesto pratico.

Per ulteriori informazioni, si prega di consultare la pagina del corso su D.I.R. all'indirizzo http://www.dir.uniupo.it
Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa
Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.

La valutazione finale consiste in un test con domande a risposta multipla sulla parte teorica del modulo delle proteine e del modulo di modellizzazione molecolare, che ha un peso totale di 4/5 del voto finale. Inoltre, le studentesse e gli studenti devono consegnare un breve saggio sulla parte di modellizzazione il giorno dell'esame, che ha un peso di 1/5 della valutazione finale.

Principi di base della scienza delle proteine:
• Amminoacidi e proteine: proprietà chimiche e strutturali
• Legame peptidico e struttura delle proteine
Tecniche di analisi strutturale:
• Biologia strutturale: tecniche spettroscopiche e diffrattometriche per l'indagine sulla struttura delle proteine
• Scienza delle proteine e drug design: principi, esempi e discussione di pubblicazioni scientifiche
Metodi per l'analisi delle interazioni proteina-proteina e proteina-ligando:
• Calorimetria a titolazione isoterma
• Risonanza plasmonica di superficie
• Termoforesi su microscala
Studi di caso “proteine in azione”:
• Danno al DNA e riparazione
• Stress ossidativo e antiossidanti
Seminario con esperta/o esterna/o:
• Proteostasi
Introduzione alla chemioinformatica:
• Gestione delle informazioni strutturali dei composti.
• Database pubblici di composti.
Similarità dei composti:
• Screening virtuale basato su ligandi.
• Database pubblici di proteine.
• Gestione delle informazioni strutturali delle proteine.
• Interazioni proteina-ligando.
Farmacofori:
• Screening virtuale basato sulla struttura.

Si prevede che le studentesse e gli studenti saranno in grado di argomentare e partecipare a discussioni sui principi fondamentali della reattività delle macromolecole biologiche e sulla relazione struttura-funzione delle proteine. Inoltre, le studentesse e gli studenti dovranno dimostrare una comprensione approfondita del drug design basato sulla struttura. Al termine del corso, le studentesse e gli studenti avranno appreso gli aspetti fondamentali necessari per simulare correttamente le strutture chimico-biologiche. Saranno in grado di applicare questa conoscenza a problemi pratici, dimostrando la loro capacità di utilizzare efficacemente tecniche computazionali e software di modellizzazione.