Presentazione

Organizzazione della Didattica

DM270
BIOTECNOLOGIE INDUSTRIALI ORD. 2014

Proteomica e metabolomica

6

Piano NANOBIOTECNOLOGICO

 

Frontali Esercizi Laboratorio Studio Individuale
ORE: 48 0 0 51

Periodo

AnnoPeriodo
I anno2 semestre

Frequenza

Obbligatoria

Erogazione

Convenzionale

Lingua

Italiano

Calendario Attività Didattiche

InizioFine
02/03/202012/06/2020

Tipologia

TipologiaAmbitoSSDCFU
affine/integrativoDiscipline biologicheBIO/102
affine/integrativoUlteriori attivit formative (art.10, comma 5, lettera d)BIO/101
affine/integrativoUlteriori attivit formative (art.10, comma 5, lettera d)CHIM/061
caratterizzanteDiscipline chimicheCHIM/062


Responsabile Insegnamento

ResponsabileSSDStruttura
Prof. ARRIGONI GIORGIO

Altri Docenti

DocenteCoperturaSSDStruttura
Prof.ssa SCHIEVANO ELISABETTAIstituzionaleCHIM/06Dipartimento di Scienze Chimiche

Attività di Supporto alla Didattica

Esercitatore
Dott. STOCCHERO MATTEO

Bollettino

Conoscenze di base di chimica, biochimica. Nozioni sulla natura e struttura delle proteine. Elementi di cromatografia e tecniche separative.

Il corso si propone di fornire agli studenti i concetti di base della proteomica e della metabolomica, della spettrometria di massa e della Risonanza Magnetica Nucleare, delle diverse tipologie di strumenti e delle numerose tecniche di proteomica quantitativa e di metabolomica. Si intende fornire agli studenti gli strumenti necessari per comprendere vantaggi e svantaggi dei diversi approcci e valutare criticamente un workflow di proteomica/metabolomica, dalla preparazione del campione, all’acquisizione degli spettri, all’analisi multivariata e all’interpretazione dei dati.

Lezioni frontali. Discussione in aula con presentazione di casi reali di dati di proteomica e metabolomica.

• Concetto di proteoma e metaboloma. Le origini della proteomica e della metabolomica. • Isoelectrofocusing e gel bidimensionali. Metodi di staining e analisi delle immagini. Tecnica DIGE (Differential In Gel Electrophoresis). • La spettrometria di massa in ambito biochimico. • Gli spettrometri di massa: rapporto massa/carica, massa media e massa monoisotopica, accuratezza di massa e concetto di risoluzione, distribuzione isotopica, determinazione dello stato di carica e deconvoluzione. • Come è fatto uno spettrometro di massa: sorgenti e metodi di ionizzazione, analizzatori e detectors. Caratteristiche dei principali strumenti commerciali. • Spettrometria di massa tandem, spettri MS, MS/MS e MSn. Metodi di frammentazione e metodi di scansione. Accoppiamento con tecniche separative: GC-MS, LC-MS e CE-MS. • Analisi di proteine e peptidi: metodi top-down, middle-down e bottom-up. Peptide mass fingerprinting (PMF), identificazione mediante MS/MS, shotgun proteomics. Interpretazione di spettri MS/MS di peptidi. • Algoritmi e principali motori di ricerca per l’identificazione di peptidi e proteine: Database Search, De Novo Peptide Sequencing e Spectral Libraries. Metodi di acquisizione data-dependent e data-independent. • Tecniche di proteomica quantitativa label-based e label-free e loro applicazioni. Selected Reaction Monitoring: quantificazione relativa e assoluta di proteine. • Spettroscopia NMR. • Principi fisici. • Lo strumento NMR. Note per la registrazione di spettri . • Spettroscopia NMR mono e bidimensionale: approccio pratico per l’apprendimento di strategie per la determinazione delle strutture chimiche di metaboliti. • Esercizi di interpretazione di spettri NMR di molecole organiche • NMR quantitativo: diversi approcci per quantificare la concentrazione dei metaboliti in matrici complesse. • Preparazione del campione per analisi di proteomica e metabolomica tramite MS e NMR. • Analisi multivariata degli spettri di massa e di NMR: cenni di chemiometria. • Approccio targeted e untargeted. Tipici workflow di analisi metabolomiche. Identificazione dei metaboliti. Banche dati di metaboliti. Cenni di flussomica e Systems Biology.

Gli studenti dovranno sostenere un esame scritto di cui una parte sarà costituita dall’interpretazione di uno spettro di MS/MS relativo ad un peptide, e di uno spettro NMR di un metabolita con lo scopo di assegnarne la corretta struttura chimica. Saranno poi proposte una serie di domande a risposta multipla e domande aperte relative alla simulazione di casi studio reali. Si prevede la possibilità di una parte orale basata sulla discussione critica di articoli scientifici inerenti alle tematiche affrontate durante il corso.

Costituiranno criteri di valutazione la correttezza delle risposte, il livello di conoscenza e di comprensione degli argomenti trattati, il grado di approfondimento e la capacità di valutare in modo critico vantaggi e svantaggi delle diverse tecnologie.

CONTENUTO NON PRESENTE

Agli studenti verranno fornite le slides del corso che dovranno essere opportunamente integrate con appunti di lezione. Materiali utili per approfondimenti saranno indicati dai docenti durante il corso. Relativamente alla parte di proteomica e metabolomica, soprattutto a causa della veloce evoluzione che caratterizza queste discipline, non sono presenti in commercio testi comprensivi di tutti gli argomenti trattati. Verranno eventualmente consigliati agli studenti libri di testo inerenti alla spettrometria di massa e alla Risonanza Magnetica Nucleare.