Obiettivi formativi
L’obiettivo principale del corso è quello di fornire allo studente gli strumenti necessari per un'analisi dettagliata e critica della struttura delle proteine e dei loro complessi macromolecolari. La prima parte del corso è dedicata alla comprensione delle proprietà chimico-fisiche degli amminoacidi che sono alla base della struttura delle proteine. Successivamente verranno analizzate il modo dettagliato le strutture secondarie e terziarie che costituiscono la maggior parte delle proteine. Gli argomenti trattati durante le lezioni frontali saranno oggetto di prove pratiche individuali svolte in aula informatica dove, con l’utilizzo di software dedicato, gli studenti si cimenteranno con l’analisi strutturale delle macromolecole biologiche.
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
* Proprietà fisico-chimiche degli aminoacidi
* Organizzazione del codice genetico
* Reazioni chimiche coinvolte nella sintesi delle proteine
* Il legame peptidico, angolo di rotazione phi e psi, il diagramma di Ramachandran.
* Strutture secondarie: Eliche alfa, 3.10 e pi greco, foglietti beta, regioni loop.
* Diagrammi topologici, motivi elica-giro-elica leganti il calcio, forcine beta, motivo a greca, motivo beta-alfa-beta.
* Strutture ad alfa elica: contatti inter-elica e organizzazione superstrutturale di proteine ad alfa-elica, fascio di quattro eliche, il folding delle globine.
* Strutture alfa-beta: struttura a botte TIM, ripiegamento di Rossmann.
* Strutture beta: "barili" formati da filamenti beta antiparalleli; motivo a chiave greca; "jelly roll" (proteine leganti la vitamina A; neuraminidasi; gamma-cristallina; immunoglobuline e proteine immunoglobulina-simili.
* Proteine con attività enzimatica: Le serina proteasi, Cisteina proteasi, Aspartato proteasi, Metalloproteasi, il complesso enzima-substrato, Km, Kcat, Vmax, lo stato di transizione, meccanismo d'azione della chimotripsina, specificità, evoluzione convergente.
* Struttura del DNA.
* Riconoscimento del DNA da parte di fattori di trascrizione procariotici: il motivo elica giro elica, interazioni specifiche e non-specifiche, Cro, repressore di lambda, repressore dell'operone Lac, CAP, repressore del triptofano, effettori allosterici che alterano l'affinità della proteina per il DNA.
* Riconoscimento del DNA da parte di fattori di trascrizione eucariotici: la TBP, interazioni sequenza specifiche, idrofobiche e plasticità del DNA, le proteine a omeodominio, le regioni POU. Motivi Zinc finger, la cerniera a leucina del GCN4.
* Proteine di membrana: la batteriorodopsina, le porine, il canale del potassio, grafici di idropatia, canali ionici Cys-loop
* Struttura della F1F0 ATPasi
* Il folding delle proteine: flessibilità conformazionale, fattori termodinamici e cinetici che influenzano il folding, isomerizzazione dei residui di prolina, struttura e funzione delle chaperonine GroEL/GroES.
* Proteine fibrose: alfa cheratine, collageno, fibroina
* Metodi per la determinazione della struttura tridimensionale delle proteine.
Programma esteso
Proprietà fisico-chimiche degli aminoacidi.
Organizzazione del codice genetico.
Reazioni chimiche coinvolte nella sintesi delle proteine.
Il legame peptidico, angolo di rotazione phi e psi, il diagramma di Ramachandran.
Strutture secondarie: Eliche alfa, 3.10 e pi greco, foglietti beta, regioni loop.
Diagrammi topologici, motivi elica-giro-elica leganti il calcio, forcine beta, motivo a greca, motivo beta-alfa-beta.
Strutture ad alfa elica: contatti inter-elica e organizzazione superstrutturale di proteine ad alfa-elica, fascio di quattro eliche, il folding delle globine.
Strutture alfa-beta: struttura a botte TIM, ripiegamento di Rossmann.
Strutture beta: "barili" formati da filamenti beta antiparalleli; motivo a chiave greca; "jelly roll" (proteine leganti la vitamina A; neuraminidasi; gamma-cristallina; immunoglobuline e proteine immunoglobulina-simili.
Il folding delle proteine: flessibilità conformazionale, fattori termodinamici e cinetici che influenzano il folding, isomerizzazione dei residui di prolina, struttura e funzione delle chaperonine GroEL/GroES.
Proteine con attività enzimatica: Le serina proteasi, Cisteina proteasi, Aspartato proteasi, Metalloproteasi, il complesso enzima-substrato, Km, Kcat, Vmax, lo stato di transizione, meccanismo d'azione della chimotripsina, specificità, evoluzione convergente.
Struttura del DNA.
Riconoscimento del DNA da parte di fattori di trascrizione procariotici: il motivo elica giro elica, interazioni specifiche e non-specifiche, Cro, repressore di lambda, repressore dell'operone Lac, CAP, repressore del triptofano, effettori allosterici che alterano l'affinità della proteina per il DNA.
Riconoscimento del DNA da parte di fattori di trascrizione eucariotici: la TBP, interazioni sequenza specifiche, idrofobiche e plasticità del DNA, le proteine a omeodominio, le regioni POU. Motivi Zinc finger, la cerniera a leucina del GCN4.
Proteine di membrana: la batteriorodopsina, le porine, il canale del potassio, grafici di idropatia, canali ionici Cys-loop.
Struttura della F1F0 ATPasi.
Proteine fibrose: alfa cheratine, collageno, fibroina.
Metodi per la determinazione della struttura tridimensionale delle proteine.
Bibliografia
Branden C., Tooze J. INTRODUZIONE ALLA STRUTTURA DELLE PROTEINE (Zanichelli, II Ed., 2001)
Petsko, G.A., Ringe D., STRUTTURA E FUNZIONE DELLE PROTEINE (Zanichelli, 2006).
Nelson D.L., Cox M.M. I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER (Zanichelli, III ed., 2002)
David Whitford, PROTEINS STRUCTURE AND FUNCTION (Wiley)
http://books.google.it/books?id=qbHLkxbXY4YC
Metodi didattici
Lezioni frontali
Modalità verifica apprendimento
Scritto e orale.
Altre informazioni
Orario delle lezioni, materiale didattico, appelli sono consultabili al sito web:
http://scienzebiologiche.unipr.it/cgi-bin/campusnet/corsi.pl/Show?_id=0fb0
