Proteomics
A.A. 2020/2021
Obiettivi formativi
Non definiti
Risultati apprendimento attesi
Non definiti
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
La didattica stante l'attuale situazione sanitaria sarà svolta integralmente a distanza.
Programma
· Introduzione alla proteomica: definizione e concetti, storia, complessita'
· Frazionamento, separazione, purificazione e quantificazione delle proteine
· Estrazione di proteine e preparazione del campione prima della MS
· Fondamenti di spettrometria di massa (MS) I
- Tecniche di ionizzazione soft (MALDI / ESI)
- Concetti di precisione e risoluzione di massa
- Una panoramica sul moderno design dell'analizzatore di massa
· Fondamenti di spettrometria di massa (MS) II
- Spettrometria di massa in tandem
- Frammentazione del peptide
- Sequenziamento del peptide de novo
· Identificazione delle proteine mediante probability-based score attraverso diversi algoritmi
· Il workflow LC-MS/MS
· Shotgun proteomics: workflow e considerazioni
· Proteomica quantitativa:
- Strategie Label-free e strategie su isotope-labelling
- Proteomica targeted
· Modifiche post-traduzionali delle proteine
Strategie ad hoc per la loro analisi mediante MS (biochimica e analitica)
Esempi (phosphoproteomics, methyl-proteomics)
· Proteomica delle interazioni biologiche: principi ed esempi (interazioni proteina-proteina, proteina-acidi nucleici)
· Proteomica strutturale: strategie XL-MS e sviluppi tecnologici relati
· Database di proteine, bioinformatica e analisi dei dati
· Applicazione di proteomica in biologia cellulare (casi studio)
· Proteomica traslazionale:
Proteomica di espressione in campioni clinici
Proteomica dei fluidi corporei (siero, urina, ecc.)
Approcci proteomici nello sviluppo di farmaci (ad es. Chemo-proteomica, Thermal protein profiling, ecc.)
Casi studio
· Proteomica e biologia dei sistemi
· Metabolomica: definizioni e approcci
· Preparazione dei campioni per l'analisi metabolomica.
· Analisi metabolomica targeted e untargeted. Tipici flussi di lavoro di un'analisi metabolomica. Identificazione dei metaboliti. Database per l'analisi dei metaboliti.
· Analisi univariate e multivariate dei dati: introduzione alla chemiometria.
· Metabolomica e biologia dei sistemi
· Studio dinamico del metabolismo: la flussomica
· Applicazioni della metabolomica nella ricerca preclinica
· Applicazioni della metabolomica nell'attività clinica
· Frazionamento, separazione, purificazione e quantificazione delle proteine
· Estrazione di proteine e preparazione del campione prima della MS
· Fondamenti di spettrometria di massa (MS) I
- Tecniche di ionizzazione soft (MALDI / ESI)
- Concetti di precisione e risoluzione di massa
- Una panoramica sul moderno design dell'analizzatore di massa
· Fondamenti di spettrometria di massa (MS) II
- Spettrometria di massa in tandem
- Frammentazione del peptide
- Sequenziamento del peptide de novo
· Identificazione delle proteine mediante probability-based score attraverso diversi algoritmi
· Il workflow LC-MS/MS
· Shotgun proteomics: workflow e considerazioni
· Proteomica quantitativa:
- Strategie Label-free e strategie su isotope-labelling
- Proteomica targeted
· Modifiche post-traduzionali delle proteine
Strategie ad hoc per la loro analisi mediante MS (biochimica e analitica)
Esempi (phosphoproteomics, methyl-proteomics)
· Proteomica delle interazioni biologiche: principi ed esempi (interazioni proteina-proteina, proteina-acidi nucleici)
· Proteomica strutturale: strategie XL-MS e sviluppi tecnologici relati
· Database di proteine, bioinformatica e analisi dei dati
· Applicazione di proteomica in biologia cellulare (casi studio)
· Proteomica traslazionale:
Proteomica di espressione in campioni clinici
Proteomica dei fluidi corporei (siero, urina, ecc.)
Approcci proteomici nello sviluppo di farmaci (ad es. Chemo-proteomica, Thermal protein profiling, ecc.)
Casi studio
· Proteomica e biologia dei sistemi
· Metabolomica: definizioni e approcci
· Preparazione dei campioni per l'analisi metabolomica.
· Analisi metabolomica targeted e untargeted. Tipici flussi di lavoro di un'analisi metabolomica. Identificazione dei metaboliti. Database per l'analisi dei metaboliti.
· Analisi univariate e multivariate dei dati: introduzione alla chemiometria.
· Metabolomica e biologia dei sistemi
· Studio dinamico del metabolismo: la flussomica
· Applicazioni della metabolomica nella ricerca preclinica
· Applicazioni della metabolomica nell'attività clinica
Prerequisiti
Conoscenze di base di chimica e biochimica. Nozioni sulla natura e struttura delle proteine.
Elementi di cromatografia e tecniche separative
Elementi di cromatografia e tecniche separative
Metodi didattici
Le lezioni saranno accompagnate da esercitazioni pratiche di laboratorio, durante le quali gli esperimenti svolti durante la sessione di laboratorio rafforzeranno i concetti presentati nelle lezioni. Le esercitazioni pratiche includeranno anche il lavoro al computer, attraverso tutorial computazionali condotti a piccoli gruppi, sui seguenti argomenti: interpretazione dello spettro di frammentazione di massa per la ricostruzione di una sequenza peptidica; lancio di un motore di ricerca per identificazione di proteine in una miscela complessa e discussione sull'output dei dati; analisi statistica e funzionale di un esperimento di proteomica quantitativa usando la piattaforma MaxQuant/ Perseus.
Saranno inoltre organizzate discussioni in classe con la presentazione di casi reali di studi di proteomica e metabolomica, durante le quali è richiesto agli studenti di interagire attivamente.
Le discussioni in diretta, e le domande durante le lezioni e le esercitazioni sono incoraggiate.
Saranno inoltre organizzate discussioni in classe con la presentazione di casi reali di studi di proteomica e metabolomica, durante le quali è richiesto agli studenti di interagire attivamente.
Le discussioni in diretta, e le domande durante le lezioni e le esercitazioni sono incoraggiate.
Materiale di riferimento
Agli studenti verranno fornite le diapositive del corso, che dovranno essere opportunamente integrate con gli appunti delle lezioni.
Per quanto riguarda la parte dia proteomica e di metabolomica, sono disponibili pochi testi sul mercato che includono tutti gli argomenti trattati e adeguatamente aggiornati, principalmente a causa della rapida evoluzione che caratterizza queste discipline. Testi consigliati di riferimento per la proteomica e metabolomica sono:
· Introducing Proteomics, from concepts to sample preparation, mass spectrometry and data analysis by J. Lovric (2011), Wiley-Blackwell Publishers
· Introduction to proteomics, Principles and Applications (2010) N. Mishra, John Wiley & Sons, Inc., Publication.
· Metabolomics: From Fundamentals to Clinical Applications (2017) A. Sussulini, Springer.
· Metabolomics in Practice: Successful Strategies to Generate and Analyze Metabolic Data (2013). M. Lämmerhofer and W. Weckwerth, Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
Questi testi, saranno ad ogni modo integrati da un elenco di articoli/review pertinenti e recenti sugli argomenti trattati durante le lezioni.
Saranno anche suggerite agli studenti una serie di lezioni e video tutorial, sviluppate per scuole internazionali di proteomica e disponibili gratuitamente online
Per quanto riguarda la parte dia proteomica e di metabolomica, sono disponibili pochi testi sul mercato che includono tutti gli argomenti trattati e adeguatamente aggiornati, principalmente a causa della rapida evoluzione che caratterizza queste discipline. Testi consigliati di riferimento per la proteomica e metabolomica sono:
· Introducing Proteomics, from concepts to sample preparation, mass spectrometry and data analysis by J. Lovric (2011), Wiley-Blackwell Publishers
· Introduction to proteomics, Principles and Applications (2010) N. Mishra, John Wiley & Sons, Inc., Publication.
· Metabolomics: From Fundamentals to Clinical Applications (2017) A. Sussulini, Springer.
· Metabolomics in Practice: Successful Strategies to Generate and Analyze Metabolic Data (2013). M. Lämmerhofer and W. Weckwerth, Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
Questi testi, saranno ad ogni modo integrati da un elenco di articoli/review pertinenti e recenti sugli argomenti trattati durante le lezioni.
Saranno anche suggerite agli studenti una serie di lezioni e video tutorial, sviluppate per scuole internazionali di proteomica e disponibili gratuitamente online
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Data la natura fortemente interattiva del corso, che prevede esercitazioni pratiche e bioinformatiche, casi studio, lavori di gruppo, è fondamentale frequentare con regolarità alle lezioni. Si considerano frequentanti gli studenti che abbiano seguito almeno l'80% delle ore).
La verifica complessiva dell'apprendimento dello studente si baserà sulla valutazione della performance nelle seguenti prove:
1) Una Prova scritta obbligatoria, composta da sia da domande aperte sia da domande a riposta multipla; le domande aperte mireranno a verificare la comprensione dei principi dei diversi approcci e strategie in proteomica e metabolomica, relativi alla simulazione di casi-studio reali che incarni ciò che è stato discusso durante il corso (40%)
2) Una parte orale basata sulla discussione critica delle attività pratiche di laboratorio (assignment) e di un articolo scientifico inerente alle tematiche affrontate durante il corso (tra un portfolio proposto dal docente); durante la prova orale verrà valutata la capacità di usare in modo appropriato e rigoroso il linguaggio disciplinare specifico (30%).
3) Il coinvolgimento in classe, la creatività, capacità di lavorare in team, durante gli assignment completati nelle attività pratiche (30%)
La verifica complessiva dell'apprendimento dello studente si baserà sulla valutazione della performance nelle seguenti prove:
1) Una Prova scritta obbligatoria, composta da sia da domande aperte sia da domande a riposta multipla; le domande aperte mireranno a verificare la comprensione dei principi dei diversi approcci e strategie in proteomica e metabolomica, relativi alla simulazione di casi-studio reali che incarni ciò che è stato discusso durante il corso (40%)
2) Una parte orale basata sulla discussione critica delle attività pratiche di laboratorio (assignment) e di un articolo scientifico inerente alle tematiche affrontate durante il corso (tra un portfolio proposto dal docente); durante la prova orale verrà valutata la capacità di usare in modo appropriato e rigoroso il linguaggio disciplinare specifico (30%).
3) Il coinvolgimento in classe, la creatività, capacità di lavorare in team, durante gli assignment completati nelle attività pratiche (30%)
BIO/10 - BIOCHIMICA - CFU: 6
Esercitazioni: 16 ore
Lezioni: 40 ore
Lezioni: 40 ore
Docente/i
Ricevimento:
per appuntamento, da fissare via email o telefono
Edificio 13, piano 1 del Dipartimento di Oncologia Sperimentale, Istituto Europeo di Oncologia, Via Adamello 16, 20139 Milano
Ricevimento:
Su appuntamento telefonico o e-mail
Via Balzaretti 9, 20113 Milano
Ricevimento:
Su appuntamento via mail