L'insegnamento è organizzato come segue:

Obiettivi formativi

Il corso è articolato in 5 moduli di laboratorio interdisciplinari centrato su un argomento di rilevanza biologica. Lo scopo principale del corso è quello di offrire allo studente strumenti per focalizzare il problema sfruttando diverse tecniche altamente complementari.
Il modulo di GENETICA ha lo scopo di fornire competenze sugli approcci sperimentali e le analisi bioinformatiche necessarie all’identificazione di varianti genetiche associate a specifiche condizioni patologiche e la loro validazione.
Il modulo di INGEGNERIA PROTEICA ha lo scopo di fornire allo studente informazioni specifiche sui principi e le tecniche utilizzate nell'ambito dell'ingegneria proteica, con particolare riferimento alla produzione di proteine ricombinanti in sistemi eterologhi.
Il modulo di BIOINFORMATICA ha lo scopo di introdurre i metodi computazionali utilizzati oggi per la predizione dell'effetto di varianti associate a malattie sulla struttura/funzione delle proteine. Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di utilizzare i metodi computazionali allo stato dell'arte per la predizione dell'effetto dei mutanti a partire della sequenza e della struttura delle proteine.
Il modulo di PROTEOMICA DI ESPRESSIONE DIFFERENZIALE si prefigge l’obiettivo di far acquisire manualità di laboratorio per l’allestimento di un esperimento di proteomica differenziale. L’esperimento potrà essere mirato al confronto di un campione patologico con un campione controllo per l’identificazione di potenziali biomarcatori di utilità clinica; oppure mirato al confronto di un campione cellullare trattato o non con un farmaco per il riconoscimento del meccanismo d’azione molecolare del farmaco stesso.
Il modulo di PROTEOMICA FUNZIONALE si prefigge l’obiettivo di far acquisire manualità di laboratorio per l’allestimento di un esperimento di proteomica targeted, tramite design, preparazione ed applicazione di materiali biomimetici per la cattura selettiva della proteina target in campioni biologici.

Programma

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MM: a
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Introduzione all’ingegneria proteica. Progettazione di un esperimento di base di ingegneria proteica. Metodi di espressione di proteine ricombinanti (sistemi procarioti ed eucarioti). Esempi specifici di proteine ingegnerizzate e loro studio (mutagenesi sito specifica, Gel elettroforesi, fluorescenza intrinseca e fluorescenza basata sull’utilizzo del probe, proteolisi limitata).
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MM: b
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Il modulo si svolgerà interamente in un laboratorio didattico computerizzato. Durante il corso si farà riferimento all'articolo: Predicting the Effects of Amino Acid Substitutions on Protein Function scritto da Pauline C. Ng and Steven Henikoff e pubblicato sul giornale: Annual Review of Genomics and Human Genetics. Le tecniche presentate nell'articolo saranno brevemente introdotte a lezione, per dopo utilizzare i metodi per analizzare l'effetto di mutanti sulla Calmodulina umana. Metodi da utilizzare: Sequence based methods: - Sift - PolyPhen - Panther - PSEC Strcture based methds - Analisi della struttura proteica utilizzando il programma Chimera - Introudrre il mutante nella proteina wild-type - analisi delle interazioni perdute/uadagnate rispetto al wild-type - Studio del potenziale elettorstatico sulla superficie della proteina (wld-type e mutata) Annotation based methods: - iHop - Pfam
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MM: c
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Il modulo proteomica di espressione comprenderà esperienze pratiche fondamentali per un laboratorio di proteomica, ad esempio la quantificazione di un estratto proteico per l’analisi proteomica, la separazione delle proteine tramite mappe elettroforetiche bidimensionali, la rivelazione del profilo proteomico con diversi metodi di colorazione (colorimetrico e fluorescente), l’acquisizione dei profili proteomici, ed un’introduzione all’identificazione delle proteine deregolate tramite spettrometria di massa.
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MM: d
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Il modulo di proteomica funzionale permetterà di approcciare l'area di ricerca della biomimesi. Le esercitazioni verteranno su: Disegno razionale in silico del miglior epitopo di una data proteina. Preparazione del materiale biomimetico. Caratterizzazione funzionale del materiale biomimetico. Applicazione del materiale biomimetico per l'arricchimento selettivo della proteina target da campioni biologici e conferma tramite analisi in 2DE della frazione arricchita. Modelling in silico della corona proteica.
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MM: e
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L’obiettivo del modulo di genetica è l’identificazione di varianti geniche a singolo nucleotide associate o causative di specifiche condizioni patologiche. Il corso permetterà di acquisire le seguenti competenze: come identificare i geni associati alla patologia oggetto di studio, come selezione l’approccio sperimentale per catturare i geni di interesse, come svolgere le fasi sperimentali per la produzione dei dati di sequenziamento e la loro analisi bioinformatica, e come validare i marker identificati.

Bibliografia

Modalità d'esame

La comprensione delle esperienze pratiche e l'acquisizione dei concetti sottesi alle esperienze, sarà verificata attraverso domande aperte (2 bioinformatica, 2 ingegneria proteica; 2 proteomica di espressione; 2 genetica e 3 proteomica funzionale) in una prova scritta globale composta da un totale di 10 domande, da svolgere in un tempo di 3 ore