Il corso si propone di guidare lo studente nell'apprendimento delle tecnologie e degli approcci sperimentali utilizzati in proteomica e in metabolomica. Le informazioni strutturali e dinamiche riguardo la composizione del proteoma e del metaboloma ottenute con tali approcci sono importanti per comprendere i meccanismi molecolari delle funzioni cellulari e le loro alterazioni nei processi fisiopatologici.

Durante il corso gli studenti acquisiranno nozioni sulle principali tecniche analitiche e preparative impiegate in studi di proteomica e metabolomica e competenze per l'identificazione e la quantificazione di proteine e metaboliti , delle modifiche post-traduzionali, del loro interattoma e del loro ruolo funzionale in reti complesse.

Introduzione alla proteomica

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

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

Applicazioni ed esempi

-Richiamo ai 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.

-Spettrometria di massa Concetti base della spettrometria di massa. Metodi di ionizzazione. Analizzatori di massa appaiamenti strumentali. Concetti base del tandem mass spectrometry. CID – Collision induced dissociation. ETD ed ECD. MS/MS di peptidi e sequenziamento.

-High Throughput Quantitative Proteomics. Bottom-up e top-down proteomics. Introduzione alle tecniche quantitative. Cromatografia multidimensionale. MuDPIT. 18O, SILAC, ICAT, iTRAQ, TMT. Software per lo studio HTQP.

Applicazioni ed esempi

-Interattomica. Metodi basati su spettrometria di massa. Co-IP, TAP-tag. 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.

- Native mass spectrometry e modificazioni post-traduzionali (PTM). Caratteristiche della native mass spectrometry, applicazioni ed esempi. Studio delle PTM esempi e metodologie di studio. Software analisi PTM.

Applicazioni ed esempi

Introduzione alla Metabolomica

-Metabolomica. Principi base e metodi si studio. Estrazione metaboliti di diversa natura. Metodi di separazione e accoppiamento MS.

-Metodi di identificazione metaboliti: MS/MS, ChemSpider, Predicted compositions. Analisi qualitative e quantitative di metaboliti. Trasformazioni e flussi metabolici. Software e algoritmi per la metabolomica.  

Esempi ed applicazioni cliniche

Biologia dei  sistemi

-Analisi dati “omics” tramite reti funzionali e integrazione dei risultati . Reactome, STRING, PANTHER, DAVID, KEGG.

 ESERCITAZIONI PRATICHE IN LABORATORIO

Gli studenti devono dimostrare:

• piena padronanza nell’individuare e applicare le tecniche più opportune, tra quelle esaminate, per rispondere a diversi quesiti biotecnologici; 

• capacità di valutazione critica dei risultati delle procedure sperimentali e di integrazione di tali risultati al fine di ottenere una visione completa dell’informazione proteomica e metabolomica e del suo utilizzo in un sistema complesso quale l’uomo;

• chiarezza e completezza nell’esposizione orale dei contenuti del programma e nella redazione delle relazioni sulle esperienze di laboratorio; capacità di operare collegamenti con i contenuti di altri corsi.

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:

“Introduction to Proteomics”, Daniel C. Liebler, Humana Press;

“Clinical Metabolomics- Methods and Protocols”, M. Giera, Humana Press, 2017;

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 and Techniques of Practical Biochemistry by Keith Wilson and John Walker

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

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.