Obiettivi formativi
Obiettivo del modulo di glicomica e’ approfondire aspetti della reattivita’ dei carboidrati, in particolare la possibilita’ di formare il legame glicosidico per generare zuccheri complessi utilizzando metodi chimici, chemoenzimatici e biochimici. Approfondire le conoscenze sui processi bioorganici relativi a metabolismo e biochimica di carboidrati semplici e complessi, la loro degradazione, interconversione e il loro utilizzo per la produzione di oligosaccaridi, polisaccaridi e glicoconiugati. Approfondire le conoscenze relative al ruolo dei carboidrati nelle interazioni intercellulari e intermolecolari, e alla possibillita’ di interferire con esse mediante sistemi di origine sintetica.
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
I carboidrati come fonte di informazione nelle interazioni intercellulare e intermolecolare: esempi di oligo-, polisaccaridi e glicoconiugati e della loro funzione biologica. Struttura, nomenclatura, proprieta’; chimico-fisiche e reattivita’ dei carboidrati. Formazione del legame glicosidico. Oligo- e polisaccaridi. Concetto di glicosildonatore, glicosilaccettore e gruppi protettori. Attivazione della posizione anomerica. Modifica chimica di monosaccaridi e sintesi chimica di oligosaccaridi.
Interconversione e biosintesi di monosaccaridi nel metabolismo primario e secondario.
Degradazione di polisaccaridi. Gli enzimi depolimerizzanti: glicosidasi, transglicosidasi, fosforilasi, liasi. Meccanismi di depolimerizzazione. Natura delle interazioni tra substrato glicosidico e sito enzimatico.
Utilizzo di glicosidasi per la sintesi del legame glicosidico. Approccio termodinamico e cinetico. Regio- e stereoselettivita’;. Substrati non-naturali.
Effetti di mutazioni puntiformi nelle glicosidasi e utilizzo di glicosidasi ingegnerizzate (glicosintasi) con substrati non naturali.
Biosintesi e interconversione di glicosil-nucleosidi-(di)fosfato.
Biosintesi del legame glicosidico: le glicosiltransferasi. Glicosiltransferasi ripetitive e non-ripetitive, dolicoldifosfato-dipendenti e glicosilnucleotide-dipendenti. Regio- e stereoselettivita’.
Utilizzo delle glicosiltransferasi e loro combinazione con altri enzimi per la sintesi chemoenzimatica di oligosaccaridi, glicoconiugati e loro mimetici. Dalla sintesi in vitro alla sintesi in vivo.
Modifiche post-sintetiche di oligo- e polisaccaridi. Le sulfotransferasi in azione.
Proteine-recettore di carboidrati prive di attivita’; enzimatica: le lectine. Natura delle interazioni tra substrato glicosidico e recettore. Il concetto della multivalenza e dell’effetto cluster glicosidico. Leganti sintetici multivalenti per l’inibizione di lectine. Vaccini a base glicosidica.
Tecniche per l’identificazione strutturale di carboidrati e tecniche per lo studio delle interazioni in cui sono coinvolti i carboidrati.
Programma esteso
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Bibliografia
The Sugar Code. Fundamentals of Glycosciences, Hans-Joachim Gabius Ed., 2009 Wiley -VCH Verlag, Weinheim
Carbohydrates in Chemistry and Biology, B. Ernst, G. W. Hart, P. Sinay Eds., Vol. 1-4, 2000 Wiley -VCH Verlag, Weinheim
Molecular and Cellular Glycobiology, M. Fukuda, O. Hindsgaul Eds., 2000 Oxford University Press
Introduction to Glycobiology, M. E. Taylor, K. Drickamer Eds., 2006 Oxford University Press
Bioorganic Chemistry - Carbohydrates, S. M. Hecht Ed., 1999 Oxford University Press
The Molecular and Supramolecular Chemistry of Carbohydrates, S. David Ed., 1997 Oxford University Press
Metodi didattici
Lezioni frontali
Modalità verifica apprendimento
Esame orale
Altre informazioni
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