Biochemistry applied to the rational design of biologically active molecules

A.A. 2014/2015
Insegnamento per
5
Crediti massimi
48
Ore totali
Lingua
Inglese
Obiettivi formativi
Scopo del corso è fornire gli strumenti teorici fondamentali per la comprensione dei moderni processi di sviluppo di farmaci che fanno ampio uso delle conoscenze derivate dalla biologia strutturale e dall'enzimologia per l'identificazione di potenziali bersagli molecolari e lo sviluppo di molecole modulatrici dell'attivita' di proteine. Il corso (strutturato nelle due unità didattiche di Structural biology ed Enzymology) si collega idealmente a quello di "Metodi chimici avanzati applicati alle biotecnologie".

Struttura insegnamento e programma

Edizione attiva
Esercitazioni: 16 ore
Lezioni: 32 ore
Programma
- Cenni sull'identificazione di bersagli molecolari di farmaci, mediante tecniche bioinformatiche, genomiche, trascrittomiche e proteomiche. Criteri per la validazione di bersagli farmacologici.
- Richiami sulla struttura covalente delle molecole proteiche, sulla loro architettura tridimensionale e sui fattori che ne stabilizzano la conformazione nativa. Moduli proteici e classificazione delle proteine globulari. Interazioni fra subunità. Relazione struttura-sequenza: modelli per omologia. Stabilità delle proteine e loro flessibilità.
- Riconoscimento molecolare, localizzazione dei siti di legame e loro natura. -Relazione struttura-catalisi negli enzimi: geometria del sito attivo, fattore di prossimità e destabilizzazione dello stato fondamentale, stabilizzazione degli stati di transizione ed esclusione dell'acqua. Strategie per identificare residui catalitici e siti di interazione con ligandi ed effettori (tecniche di "docking"). Basi strutturali per l'inibizione di enzimi. Esempi.
- Catalisi chimica e catalisi enzimatica: principi generali
- Metodi di saggio in vitro dell'attività enzimatica quale presupposto per la valutazione di potenziali effettori (inibitori o attivatori) e per la determinazione dei meccanismi di reazione di enzimi bersaglio di farmaci. Metodi discontinui e continui. Reazioni accoppiate. Requisiti per la messa a punto di metodi ad alta processività ("high throughput") per lo screening di inibitori o attivatori.
- Tecniche cinetiche per la determinazione del meccanismo catalitico di enzimi (stato stazionario e pre-stazionario). Implicazioni della struttura di analoghi del substrato, intermedi e stati di transizione nella progettazione di inibitori enzimatici.
- Meccanismi di inibizione enzimatica. Effetto dei diversi tipi di inibitore sui parametri cinetici apparenti di una reazione enzimatica. Inibitori reversibili, analoghi del substrato e analoghi dello stato di transizione, inibitori lenti e ad alta affinita'. Inibitori covalenti. Substrati suicidi (Inibitori basati sul meccanismo di reazione).
Effetti isotopici cinetici quale strumento potente per la determinazione della struttura dello stato di transizione della reazione enzimatica.
Prerequisiti e modalità di esame
L'esame consiste in una prova scritta obbligatoria che punta ad accertare le conoscenze dello studente sugli aspetti teorici e pratici della materia trattati nelle due unità didattiche di Biologi Strutturale ed Enzimologia. La prova scritta richiede la risposta a domande aperte e/o la soluzione di esercizi di tipo applicativo, aventi contenuti e difficoltà analoghi a quelli affrontati durante il corso. L'esame può essere sostenuto in lingua Italiana o in Inglese (in quest'ultimo caso gli studenti potranno acquisire i crediti di lingua Inglese). Durante l'esame non è ammessa la consultazione di testi o appunti. Eventuali informazioni aggiuntive sulle modalità di valutazione saranno illustrate durante il corso.
Metodi didattici
Modalità di frequenza: obbligatoria; modalità di erogazione: tradizionale.
Materiale didattico e bibliografia
· Voet & Voet, Biochemistry, Wiley;
· Fersht, A. Structure and mechanism in protein science (Freeman)
· The Enzymes (Boyer, ed), 3° Edition, Volume 2, Academic Press
· Methods in Enzymology , several volumes
· Frey, P. and Hegeman, A.D. "Enzymatic reaction mechanisms" Oxfprd University Press (2007)
· Struttura e funzione delle proteine (G.A. Petsko& D. Ringe) ZANICHELLI
· Articoli dalla letteratura recente
· I materiali videoproiettati durante le lezioni, oltre ad altri sussidi, sono disponibili presso il sito ARIEL, portale della didattica online dell'Università degli Studi di Milano (http://ariel.ctu.unimi.it). Questi materiali didattici non sostituiscono il libro di testo. Il loro uso è inoltre riservato agli studenti iscritti al Corso di Laurea e pertanto la loro diffusione non è autorizzata.
Periodo
Secondo semestre
Periodo
Secondo semestre
Modalità di valutazione
Esame
Giudizio di valutazione
voto verbalizzato in trentesimi
Docente/i
Ricevimento:
Giovedi, ore 10:30-12:30
Dip. di Bioscienze, Torre C, 5 piano
Ricevimento:
Lunedi' ore 13-14
Unita' di Biochimica delle proteine, Edifici Biologici, Via Celoria 26, 5C