Fondamenti di Bioinformatica e di Biologia di sistemi (c.i. 18 CFU) Modulo 1:  Bioinformatica e Biostatistica (3+3*) Modulo 2: Genomica funzionale e strutturale  (3+3*)

Modulo 3. Proteomica e Metabolomica Modulo 3. Proteomica e Metabolomica (3+3*cfu – 21 ore lezione frontale, 36 ore di attività sperimentale )(3+3*cfu – 21 ore lezione frontale, 36 ore di attività sperimentale )

Proff. Carla Emiliani – Sandra Buratta

Dipartimento di Chimica, Biologia e BiotecnologieVia del Giochetto, edificio B, 3° piano

E-mail: carla.emiliani@unipg.it sandra.buratta@unipg.it

ORGANIZZAZIONE DEL CORSO:ORGANIZZAZIONE DEL CORSO:

 Struttura-funzione delle proteine, modifiche post-traduzionali…….

Strategie per la purificazione delle proteine: Tecniche preparative e tecniche analitiche, Procedure basate sulla solubilità differenziale di proteine: salting out, precipitazione con solventi organici, precipitazione isoelettrica, Dialisi.

Metodi di separazione cromatografici: gel permeazione, cromatografia di interazione idrofobica, cromatografia in fase inversa, cromatografia a scambio ionico, cromatografia di affinità.

Introduzione alle scienze “omiche”; Elettroforesi bidimensionale: focalizzazione isoelettrica SDS-PAGE, colorazioni immunoblotting. Metodi di "colorazione" delle proteine separate su gel di poliacrilammide. Quantificazione delle proteine separate mediante elettroforesi su gel. Uso di software specifici per la comparazione dei livelli di espressione di proteine separate mediante elettroforesi bidimensionale e valutazione della significatività statistica dei risultati

Introduzione allo studio del proteoma (proteomica di espressione e funzionale, strategie di analisi proteomica); Tecniche proteo miche basate su gel: Elettroforesi bidimensionale 2D-IPG (dalla preparazione del campione all’analisi della mappa bidimensionale); metodi per l’identificazione di proteine da mappe proteomiche (tecniche di spettrometria di massa: MALDI-TOF e ESI-LC-MS/MS); Brevi cenni su approcci shogun (LC-MS/MS; MudPIT; SELDI-TOF; ICAT)

Alcune applicazioni dell’analisi proteomica

Metodi di separazione cromatografici: cromatografia ad esclusione molecolare, cromatografia di interazione idrofobica, cromatografia in fase inversa, cromatografia a scambio ionico, cromatografia di affinità, HPLC e GC

Principi di analisi metabolomica

Esempi di impiegi degli enzimi in campo industriale

ESERCITAZIONI PRATICHE IN LABORATORIO:

Dalla teoria alla pratica: Applicazione pratica di un protocollo di purificazione di una proteina

TESTI CONSIGLIATI

K Wilson and J.Wolker Biochimica e Biologia Molecolare Principi e Tecniche6a Ed. Raffaello Cortina Editore

Materiale fornito dal docente

Modalita’ di esame

Prova scritta - obbligatoria:

date previste dal calendario presente in rete

varie domande a risposta multipla e/o aperte sugli argomenti del programma

La prova è superata se lo studente ottiene almeno una votazione minima di 18/30

Prova orale - facoltativa

si può sostenere solo se si è superata la prova scritta

viene stabilita la data il giorno della prova scritta

Campi di applicazione:Campi di applicazione:

• Red biotechnology:Red biotechnology: settore applicato ai processi biomedici e settore applicato ai processi biomedici e

farmaceuticifarmaceutici

• Green biotechnology: Green biotechnology: settore applicato ai processi agro-alimentarisettore applicato ai processi agro-alimentari

• White biotechnology (o grey biotechnology):White biotechnology (o grey biotechnology): branca che si occupa dei processi di interesse branca che si occupa dei processi di interesse

industrialeindustriale

• Le cellule contengono essenzialmente gli stessi tipi di molecole

• Le molecole biologiche maggiormente usate nelle biotecnologie sono il DNA e le proteine

Tecnologie del DNA ricombinanteTecnologie del DNA ricombinanteinsieme delle tecniche che consentono di modificare in

modo stabile e mirato il patrimonio genetico di un

organismo

Ingegneria geneticainsieme delle tecniche che permettono di isolare e/o

modificare dei geni (porzioni di DNA che codificano una

proteina) e trasferirli nel genoma di altre cellule

controllandone l’incorporazione e l’espressione

LE BIOTECNOLOGIE………LE BIOTECNOLOGIE………

Sono caratterizzate dal cambiamento mirato di attività di organismi ottenuto modificandone il patrimonio genetico

fenotipi

ENZIMI e BIOCATALISI

La biocatalisi si sta sempre più diffondendo nei settori della chimica fine, farmaceutica ed agroalimentare a causa della sua elevata efficienza e selettività coniugata ad un basso impatto ambientale

BIOCATALISI

Bioproduzione di idrogeno

Farmacologia e Medicina:Farmacologia e Medicina:

• Prodotti terapeutici: farmaci

• Prodotti e tecniche per la diagnosi molecolare e la terapia di malattie infettive, neoplastiche e genetiche

• Terapia genica e terapia cellulare (es. uso di cellule staminali umane) per la cura delle malattie

• Vaccini

• Cellule staminali