Biopolimeri e Analisi NMR (2007/2008)

Corso a esaurimento

Codice insegnamento
4S00204
Docente
Henriette Molinari
crediti
5
Settore disciplinare
CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA
Lingua di erogazione
Italiano
Sede
VERONA
Periodo
2° Sem dal 3-mar-2008 al 6-giu-2008.

Orario lezioni

2° Sem
Giorno Ora Tipo Luogo Note
lunedì 11.30 - 13.30 lezione Laboratorio didattico Gamma  
martedì 9.30 - 11.30 lezione Laboratorio didattico Gamma  

Obiettivi formativi

Lo scopo di questo corso è di fornire agli studenti la conoscenza di uno dei più importanti metodi di indagine nel
campo della biologia strutturale, vale a dire la risonanza magnetica nucleare. Tale metodo, nel campo della biologia strutturale, è volto alla comprensione, a livello molecolare, della correlazione tra struttura e funzione di macromolecole biologiche. Il corso, dopo una breve trattazione dei principi base della architettura delle proteine, e dei principali programmi per la visualizzazione e l' analisi di biomolecole, sarà principalmente dedicato all’apprendimento dei principi di base della risonanza Magnetica
Nucleare applicata allo studio di proteine e altre macromolecole biologiche nonchè all'analisi di sistemi biologici complessi.

Programma

- Introduzione alla strutura di proteine.
Catene polipeptidiche: Legame peptidico. Amminoacidi: Proprieta' idrofobiche e polari, gruppi
titolabili e influenza dell'ambiente proteico. Struttura primaria, secondaria, terziaria, quaternaria.Angoli di torsione della catena principale. Diagramma di Ramachandran. Analisi dei programmi di validazione di strutture.

- Apprendimento e utilizzo dei programmi SPDBviewer, MOLMOL,WHATIF, PYMOL.

- Problema del protein folding

-Risonanza Magnetica Nucleare applicata allo studio di proteine
Introduzione alla Risonanza Magnetica Nucleare: Radiazione elettromagnetica, assorbimento ed emissione di fotoni. Spin e momento magnetico. Spin nucleari. Energia di uno spin in un campo magnetico. Moto di precessione. Effetti macroscopici. Sistema di riferimento rotante. Condizione di risonanza. Eccitazione e rivelazione in un apparecchio NMR. Impulsi a radiofrequenza.
Moti molecolari e campi fluttuanti. Rilassamento. Fenomeni di tipo T1 e T2. Descrizione di uno spettrometro
NMR: il magnete, il trasmettitore e gli amplificatori, il sistema di lock, il ricevitore.
Esperimenti NMR monodimensionali. Chemical shifts. Chemical shift secondari nella
determinazione strutturale di proteine. Introduzione al rilassamento. Tempo di correlazione. Effetto
Overhauser nucleare. Misura dei parametri di rilassamento. Misure dei moti proteici che avvengono
su scale di tempo picosecondi-millisecondi.
Esperimenti NMR multidimensionali: parametri importanti per la seconda dimensione temporale.
Analisi di dati 2D. Sistemi di spin degli ammino acidi. Esperimenti di tipo COSY e TOCSY.
Strategia di assegnamento di uno spettro di una proteina. Assegnazione sequenziale. Vincoli
strutturali e derivazione di strutture rappresentative.
Esperimenti multinucleari multidimensionali
Metodi di overespressione ed arricchimento di sistemi proteici per la biologia strutturale.
Produzione da E.coli e da lieviti. La scelta del sistema e del mezzo minimo.
Calcolo di una struttura tridimensionale: Inclusione di vincoli NMR in campi di forze. Simulazioni
vincolate. Simulated Annealing, minimizzazioni. Strutture NMR. Analisi di insiemi di strutture.
RMSD medi.
NMR e protein folding

Modalità d'esame

L’esame consiste nella presentazione e discussione di un articolo che viene assegnato durante
il corso. Lo studente deve dimostrare di aver capito le basi scientifiche, il lavoro svolto e
l’innovazione eventualmente rappresentata da quel particolare lavoro. Verrà curata molto la
presentazione dell’articolo stesso, in quanto l’esame vuole essere uno strumento per imparare
a presentare i risultati del proprio lavoro.