66473 - BIOCHIMICA CELLULARE E STRUTTURALE CON LABORATORIO DI BIOINFORMATICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede conoscenze approfondite: - dei principali meccanismi biochimici di trasduzione dei segnali transmembrana; - delle interazioni funzionali tra organelli; - dei cambiamenti strutturali di proteine coinvolti in importanti funzioni biochimiche quali catalisi, trasduzione del segnale, interazione proteina-DNA. In particolare, lo studente è in grado di: - analizzare e discutere con padronanza argomenti di biochimica cellulare; - comprendere le metodologie utilizzate per tali studi; - proporre strategie sperimentali per lo studio di specifiche funzioni cellulari. Al termine del laboratorio, lo studente sa utilizzare un programma di grafica molecolare ed è in grado di accedere alle banche dati disponibili in rete per: - analizzare i modelli cristallografici; - utilizzare l'informazione strutturale per progettare esperimenti di mutazione sito diretta; - utilizzare il programma per generare strutture tramite homology modelling.

Contenuti

Nella prima parte del corso in aula informatica gli studenti apprenderanno l'uso del programma Deep View per la visualizzazione e la manipolazione dei dati cristallografici. Si approfondiranno i seguenti argomenti: elementi chiave della struttura secondaria delle proteine, grafico di Ramachandran; strutture super-secondarie, struttura terziaria e quaternaria; cambiamenti conformazionali indotti dal substrato/ligando (adattamento indotto); manipolazione delle strutture cristallografiche, introduzione di mutazioni e valutazione dei modelli; proteine oligomeriche; comparazione tra proteine omologhe. La seconda parte del corso, svolta in aula informatica, sarà dedicata alla conoscenza delle principali banche dati disponibili in rete di acidi nucleici, proteine e di informazione bibliografica. Si approfondiranno gli algoritmi di allineamento globale o locale di sequenza, le matrici di punteggio BLOSUM e PAM, l'utilizzo del programma BLAST.

Parte del corso in aula informatica verrà dedicato allo studio di meccanismi molecolari utilizzati da proteine trattate nelle lezioni del modulo di Biochimica Cellulare, che riguarderanno i seguenti argomenti:

Recettori a 7TM:caratteristiche strutturali e classificazione; strategie di segnalazione dipendenti ed indipendenti da proteine G. Inattivazione recettoriale: la famiglia delle GRK. Le arrestine: interruttori molecolari e piattaforme disegnalazione: ruolo nell'endocitosi e nell'attivazione delle MAP chinasi da parte di recettori di tipo A e B; regolazione da ubiquitinazione. Transattivazione dei recettori tirosina chinasici; arrestina e recettori tirosina chinasici.

Adenilato ciclasi e rafts lipidici. Misure di cAMP in vivo, PKA: struttura e localizzazione; AKAPs.

Le fosfolipasi C: ciclo dei fosfoinositidi; classificazione, organizzazione molecolare e regolazione delle PLC beta e gamma. Misure in vivo di DAG. Il caso dell'isoforma epsilon: enzima a duplice attività e meccanismi di attivazione mediati da proteine G, EPAC e GTPasi Rap.

 

PKC: struttura delle isoforme, attivazione.

 

Calcio: aspetti spazio-temporali: onde, oscillazioni e meccanismi ipotizzati. Calcio nei mitocondri; microdomini di calcio tra mitocondri ed ER.

 

I mitocondri. Dettagli ultrastrutturali dei mitocondri. Organizzazione molecolare del DNA mitocondriale. Eterogeneità morfologica e funzionale del reticolo mitocondriale. Dinamica del reticolo mitocondriale: mitofusine, OPA1 e DRP1 nei processi di fusione e fissione. Mitofagia. Metabolismo mitocondriale nella tumorigenesi.

Testi/Bibliografia

Articoli scientifici proposti dal docente.

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni pratiche al computer. Le esercitazioni verranno svolte in aula informatica; gli studenti eseguiranno degli esercizi proposti dal docente per approfondire/verificare gli argomenti trattati nelle lezioni frontali.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale con prova pratica al computer. Lo studente dovrà presentare una relazione di biochimica strutturale a sua scelta per iniziare la verifica  (presentazione power point). In una seconda parte della prova, lo studente dovrà mostrare di saper utilizzare il programma di grafica molecolare Deep View per analizzare i modelli cristallografici. Infine, gli argomenti trattati durante le lezioni frontali e le esercitazioni potranno essere oggetto di domande per verificarne la conoscenza e la comprensione da parte del candidato.

Strumenti a supporto della didattica

Presentazioni power point delle lezioni, guida all'apprendimento del programma Deep View fornita dal docente, utilizzo di aule informatiche.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Francesco Francia

Consulta il sito web di Anna Maria Porcelli