CHIMICA DELLE PROTEINE E PROTEOMICA

Il Corso ha lo scopo di fornire agli studenti le conoscenze di base più recenti ed aggiornate nel campo della chimica delle proteine e dell’analisi del proteoma. In particolare, tali conoscenze saranno utili per affrontare la caratterizzazione di miscele proteiche complesse attraverso approcci proteomici che prevedono l’utilizzo di tecniche di separazione elettroforetica e di separazione cromatografica, reazioni di digestione proteica (in-gel ed in soluzione), analisi mediante spettrometria di massa, nonché l’utilizzo di strumenti bioinformatici.

In riferimento ai cosiddetti Descrittori di Dublino, i risultati di apprendimento del corso sono:

D1 - Conoscenza e capacità di comprensione - Lo studente dovrà mostrare padronanza delle conoscenze di base relative alle metodiche analitiche per lo studio delle biomolecole, in particolare delle proteine, e relative applicazioni in diversi ambiti, quali ad esempio quello agro-alimentare.

D2 - Capacità di applicare conoscenza e comprensione - Lo studente dovrà essere capace di applicare in modo appropriato e flessibile le conoscenze acquisite, anche attraverso lo sviluppo teorico di progetti mirati, per la caratterizzazione di sistemi proteici complessi mediante metodi basati sulla spettrometria di massa in alta risoluzione. Lo studente alla fine del corso sarà in grado di impostare un'analisi per la caratterizzazione di peptidi e proteine mediante uno spettrometro di massa. Lo studente alla fine del corso sarà in grado di risolvere problemi semplici riguardati gli studi di proteomica e sviluppare progetti scientifici e/o tecnico applicativi.

D3 - Autonomia di giudizio - Lo studente dovrà dimostrare capacità di ragionamento critico e, attraverso le conoscenze acquisite durante il corso, dovrà dimostrare la capacità di elaborare un progetto sperimentale in ambito proteomico, anche attraverso la scelta delle opportune strategie analitiche a seconda dell’obiettivo da raggiungere.Inoltre durante le attività di laboratorio, lo studente acquisirà la capacità di lavorare in gruppo.

D4 - Abilità comunicative- Lo studente dovrà essere in grado di comunicare chiaramente e con un linguaggio chimico adeguato e rigoroso le nozioni acquisite durante il corso, nonché di sostenere un contraddittorio sulla base di un giudizio sviluppato autonomamente su una problematica inerente agli argomenti trattati durante il corso.

D5 - Capacità di apprendimento- Lo studente dovrà dimostrare, anche attraverso la ricerca di informazioni dalla letteratura scientifica e da banche dati proteiche, di aver sviluppato buone capacità di apprendimento ed approfondimento dei temi trattati durante il corso, al fine di affrontare agevolmente problemi complessi anche interdisciplinari, nonché i successivi percorsi di studio.

Queste abilità verranno stimolate dal docente sia proponendo approfondimenti, sia svolgendo esercizi in aula, che attraverso la pratica di laboratorio.

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze.

Lezioni frontali in aula ed Esercitazioni guidate in laboratorio. In particolare, l'insegnamento consiste di 35 ore di lezioni frontali in aula (5 CFU) e 15 ore di laboratorio (1 CFU), nelle quali verranno applicate alcune delle metodiche trattate durante il corso. 

Non ci sono propedeuticità specifiche per questo corso, ma per una proficua comprensione degli argomenti trattati è molto importante che lo studente possegga:

Conoscenze di base sulle proteine

Conoscenza dei concetti di base della cromatografia liquida ed elettroforesi

Conoscenza dei concetti di base della spettrometria di massa

La frequenza al corso è obbligatoria, dovendo lo studente frequentare almeno il 70% del monte ore del corso 

Introduzione agli argomenti del corso.  Richiami sulle caratteristiche strutturali degli amminoacidi, del legame peptidico e delle proteine. Modifiche post-traduzionali. Dalle proteine al proteoma. Complessità e variabilità del proteoma. La caratterizzazione del proteoma: l’era della proteomica. Proteomica di Espressione e Proteomica Funzionale. Relazione tra proteomica e le altre scienze –omiche. Overwiev sulle tecniche analitiche utilizzate in proteomica.

La Spettrometria di massa applicata allo studio di peptidi e proteine. Richiami dei concetti di base della spettrometria di massa. Ionizzazione ESI e MALDI. La Spettrometria di massa tandem (MS/MS) per la caratterizzazione della sequenza di un peptide. Caratterizzazione della sequenza amminoacidica di una proteina mediante spettrometria di massa. Interpretazione dei dati MS/MS: il de novo Sequencing.

Metodi per l’analisi del proteoma. Preparazione del campione: metodiche di estrazione delle proteine dal campione. Approcci proteomici top-down, middle-down e bottom-up. Approcci gel-based e approcci gel-free. Banche dati proteiche. Programmi per l’identificazione proteica mediante dati di spettrometria di massa: il software Mascot e il software PEAKS. Proteomica Quantitativa: approcci SILAC, ICAT e iTRAQ e approcci label-free. Analisi delle modifiche post-traduzionali. Esempi e applicazioni pratiche.

Cenni di Bioinformatica applicata allo studio delle sequenze proteiche. Metodi di allineamento di sequenze proteiche. Le Dot Matrix e le Matrici di Sostituzione. Ricerca di similarità in banche dati mediante algoritmi euristici: FASTA e BLAST. Allineamento multiplo di sequenze: il software ClustalW.

1) Proteomica – T. Alberio; M. Fasano; P. Roncada; EDISES

2) Computational Methods for Mass Spectrometry Proteomics – I. Eidhammer; K. Flikka; L. Martens; S.O. Mikalsen; WILEY

3) Proteomics in Practice: A Laboratory Manual of Proteome Analysis – R. Westermeier;  T. Naven; WILEY

La prova d’esame è di norma una prova orale, ma può anche in alcuni casi prevedere un esame preliminare scritto. La prova d’esame è mirata alla verifica delle conoscenze e abilità acquisite da parte dello studente, alle sue capacità di collegare i vari argomenti trattati con le problematiche attuali e alle sue capacità di utilizzare un linguaggio appropriato nell’esporre gli argomenti proposti.

La votazione è espressa in trentesimi secondo il seguente schema:

Non idoneo

Conoscenza e comprensione argomento: significative carenze e imprecisioni

Capacità di analisi e sintesi: irrilevanti, frequenti generalizzazioni

Proprietà di linguaggio: completamente inappropriato

18-20

Conoscenza e comprensione argomento: molto modesto, imperfezioni evidenti

Capacità di analisi e sintesi: appena sufficienti

Proprietà di linguaggio: appena appropriato

21-23

Conoscenza e comprensione argomento: conoscenza poco più che sufficiente

Capacità di analisi e sintesi: discreta capacità di analisi e sintesi, argomenta in modo logico e coerente

Proprietà di linguaggio: utilizza una proprietà di linguaggio basilare ma corretto

24-26

Conoscenza e comprensione argomento: conoscenza buona

Capacità di analisi e sintesi: ha buone capacità di analisi e di sintesi, gli argomenti sono esposti coerentemente

Proprietà di linguaggio: utilizza una proprietà di linguaggio soddisfacente

27-29

Conoscenza e comprensione argomento: conoscenza più che buona

Capacità di analisi e sintesi: ha notevoli capacità di analisi e di sintesi

Proprietà di linguaggio: lo studente ha approfondito gli argomenti e utilizza una proprietà di linguaggio più che soddisfacente

30-30 e lode

Conoscenza e comprensione argomento: conoscenza ottima

Capacità di analisi e sintesi: ha notevoli capacità di analisi e di sintesi.

Proprietà di linguaggio: significativi approfondimenti, capacità di problem-solving anche attraverso un ottimo utilizzo della terminologia scientifica.

link: http://www.dsc.unict.it/corsi/lm-54-org/esami

link: http://www.dsc.unict.it/docenti/vincenzo.cunsolo

Approcci proteomici bottom-up e top-down

Analisi LC-ESI MS/MS di miscele di peptidi

Interpretazione di uno spettro MS/MS di un peptide

Ricerca nei database proteici mediante dati MS

Ricerca per similarità di sequenze proteiche