Il corso si propone di guidare lo studente in un percorso che parte dalle nozioni base della chimica delle proteine per arrivare alle loro più ampie e recenti applicazioni nello studio globale delle proteine espresse in specifiche condizioni o delle interazioni proteina-macromolecole al fine di definire il ruolo funzionale di una proteina nel contesto biologico di appartenenza. Durante il corso gli studenti acquisiranno nozioni sulle principali tecniche analitiche e preparative impiegate in studi di proteomica e competenze teoriche per l'identificazione e la quantificazione di proteine, delle modifiche post-traduzionali, del loro interattoma e del ruolo funzionale della stesse in reti complesse.

Introduzione alla proteomica

Biochimica delle proteine. Idrodinamica delle proteine. Reattività dei gruppi funzionali delle proteine. Modifiche post-traduzionali (PTM) e loro reattività.

Metodi di estrazione delle proteine e preparazione del campione Metodi di estrazione. Metodi per la quantificazione delle proteine. Frazionamento proteico e cellulare

Metodi cromatografici Principi della cromatografia. Tecniche cromatografiche: cromatografia ad esclusione molecolare, cromatografia d’interazione idrofobica, cromatografia in fase inversa, cromatografia a scambio ionico, cromatografia di affinità. Sistemi HPLC e FPLC. Gas cromatografia.

Proteomica basata sulle analisi elettroforetiche Principi generali. Elettroforesi su gel di poliacrilamide (PAGE): native e SDS-PAGE, Focalizzazione isoelettrica (IEF). Elettroforesi capillare (CE). Elettroforesi bidimensionale (2D PAGE). Tecniche di colorazione e quantificazione. Spot picking e processamento. Western blotting.

Spettrometria di massa Concetti base della spettrometria di massa. Metodi di ionizzazione. Analizzatori di massa appaiamenti strumentali.

Identificazione delle proteine mediante metodi classici e MS Degradazione di Edman. Concetti base del tandem mass spectrometry. CID – Collision induced dissociation. ETD ed ECD. Sequenziamento delle proteine mediante MS. Peptide Mass Fingerprinting

Tools bio-informatici per l’identificazione delle proteine

Distribuzione topografica delle proteine: MALDI imaging

Metodi per l’analisi delle modifiche post-traduzionali delle proteine Metodiche per l’analisi delle PTM. Red-ox proteomics.

Proteomica “gel free” o “shot gun”. Introduzione alle tecniche quantitative. Cromatografia multidimensionale. MuDPIT. 18O, SILAC, ICAT, iTRAQ. High-throughput MS based proteomics. Tecniche DIA e DDA; SWATH-MS e MSe. Analisi dei dati High-throughput MS.

Approcci proteomici per lo studio di interazioni proteina –macromolecole e proteina-ligandi. Co-IP, TAP. Protein Array Analysis. Surface Plasmon Resonance. BRET and FRET. F/D AFM e nano-sensori. Y2H e three-component systems . EMSA. TF array. Chip e Chip-Seq. Membrane extraction. Proximity ligation assay. Saggi di complementazione.

Metodi per la produzione e la caratterizzazione di proteine ricombinanti. 

Cenni di Metabolomica

Functional networks

Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di essere autonomamente in grado poter risolvere qualsiasi problematica inerente la biochimica delle proteine. Non solo è richiesta la conoscienza delle tecniche descritte nel corso ma anche dei principi fisici-chimici inerenti l'utilizzo delle metodiche stesse (descritti durante il corso). Lo studente dovrà mostrare il possesso della capacità di usare conoscenze e concetti che consentano di ragionare secondo la specifica logica della disciplina in maniera autonoma. D1: Conoscenza e capacità di comprensione. Lo studente dovrà dimostrare una conoscenza e una capacità di comprensione inerente le metodologie atte allo studio biochimico delle proteine e di proteomica. D2: CAPACITA' DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Lo studente dovrà dimostrare di saper applicare le conoscenze acquisite alla trattazione di problematiche nell’ambito dello studio di sistemi proeici. D3: AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Lo studente dovrà dimostrare di valutare in modo autonomo e motivato eventuali opinioni di aspetti inerenti gli studi proteomici e biochimici. D4: ABILITA' COMUNICATIVE: Lo studente dovrà saper trasmettere, in modo chiaro e compiuto, le conoscenze acquisite, esponendole con proprietà di linguaggio e terminologia scientifica, organizzando un proprio pensiero intorno alle diverse tematiche del corso. D5: CAPACITA' DI APPRENDIMENTO: Lo studente dovrà mostrarsi in grado di esaminare e comprendere testi scientifici relativi ad argomenti nell’ambito dell’utilizzo delle tecniche di biochimica delle proteine e proteomica, così da poterli utilizzare per lo studio e per la ricerca.

Il materiale didattico predisposto dalla/dal docente in aggiunta ai testi consigliati (come ad esempio diapositive, dispense, esercizi, bibliografia) e le comunicazioni della/del docente specifiche per l'insegnamento sono reperibili all'interno della piattaforma Moodle › blended.uniurb.it

Il materiale didattico predisposto dal docente (come ad esempio diapositive, dispense, esercitazioni) e le comunicazioni specifiche del docente sono reperibili, assieme ad altre attività di supporto, all'interno della piattaforma Moodle › blended.uniurb.it Si prega di non ripetere il riferimento al blended.

Modalità didattiche

Lezione frontale

Obblighi

Frequenza facoltativa ma vivamente consigliata.

Testi di studio

Non esiste un testo unico per tutti gli argomenti trattati. Ad ogni modo la complementazione tra i seguenti testi è sufficiente:

Principles of Proteomics by Richard M. Twyman

Introducing Proteomics: From Concepts to Sample Separation, Mass Spectrometry and Data Analysis by Josip Lovric

Introduction to Proteomics: Tools for the New Biology by Daniel C. Liebler

Principles and Techniques of Practical Biochemistry by Keith Wilson and John Walker

Modalità di
accertamento

Esame finale orale con (prova scritta opzionale), al fine di verificare se lo studente è in linea con quanto richiesto dai descrittori di Dublino

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.

Modalità didattiche

Lezione frontale

Obblighi

Frequenza facoltativa ma  vivamente  consigliata.

Testi di studio

Non esiste un testo unico per tutti gli argomenti trattati. Ad ogni modo la complementazione tra i seguenti testi è sufficiente:

Principles of Proteomics by Richard M. Twyman

Introducing Proteomics: From Concepts to Sample Separation, Mass Spectrometry and Data Analysis by Josip Lovric

Introduction to Proteomics: Tools for the New Biology by Daniel C. Liebler

Principles and Techniques of Practical Biochemistry by Keith Wilson and John Walker

Modalità di
accertamento

Esame finale orale con (prova scritta opzionale), al fine di verificare se lo studente è in linea con quanto richiesto dai descrittori di Dublino

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.