ITALIANO

Studio del sorting proteico, delle modifiche post-traduzionali così come dei processi di degradazione intracellulare dovuti all’invecchiamento. Informazioni sul folding e sulla catalisi enzimatica (e. g. costante di specificità ed evoluzione molecolare). Cenni di classificazione strutturale di proteine e di ingegneria proteica come strumento per applicazioni biotecnologiche delle proteine.
In aggiunta, sono previste esercitazioni pratiche su proteine modello per mezzo di software open source. Durante la seconda parte del corso, gli studenti prenderanno conoscenza delle tecniche di base ed avanzate per la caratterizzazione strutturale e funzionale delle proteine.

Branden C., Tooze J. - INTRODUZIONE ALLA STRUTTURA DELLE PROTEINE - Zanichelli.
Petsko, G.A., Ringe D. - STRUTTURA E FUNZIONE DELLE PROTEINE - Zanichelli.
Williamson M. - COME FUNZIONANO LE PROTEINE - Zanichelli.
Whitford D. - PROTEINS STRUCTURE AND FUNCTION - Wiley.

Conoscenza e Comprensione:
Acquisire i concetti fondamentali per la comprensione delle relazioni struttura-funzione di enzimi e proteine e lo studio delle modifiche post-sintetiche. Saranno inoltre acquisite conoscenze relative alle metodologie biochimiche, di base ed avanzate, per l’isolamento e la caratterizzazione strutturale delle proteine.
In particolare, lo studente acquisirà competenze bio-informatiche per l’accesso e interrogazione di banche dati di proteine per l’acquisizione di informazioni scientifiche. Il trasferimento avverrà attraverso didattica frontale, seminari e tempi congruo di studio autonomo dello studente.

Capacità di Applicare la Conoscenza e la Comprensione:
Lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite per classificare le macromolecole biologiche per studi struttura/funzione. Saprà inoltre, interpretare e schematizzare le principali tecniche d’avanguardia per lo studio delle modifiche post-traduzionali.
Lo studente conoscerà inoltre i principi di base delle tecniche di separazione analitiche per purificazione di proteine ed enzimi e sarà in grado di discutere metodologie cromatografiche per la loro separazione.

Autonomia di Giudizio:
L’insegnamento mira a sviluppare negli studenti la capacità di analizzare e valutare criticamente scenari e problemi complessi nell’ambito della biochimica strutturale e funzionale, promuovendo la formulazione di decisioni autonome fondate su solide conoscenze teoriche e sull’interpretazione dei dati sperimentali disponibili.

Abilità Comunicative:
Lo studente svilupperà un linguaggio scientifico adeguato a descrivere le macromolecole, gli studi struttura/funzione e le principali tecniche biochimiche. Sarà in grado di discutere oralmente risultati sperimentali e argomenti teorici in modo chiaro, coerente ed efficace, comunicando in contesti interdisciplinari nell’ambito della biochimica. Inoltre, saprà redigere relazioni scientifiche chiare sulla struttura e funzione delle proteine, includendo tecniche analitiche ed interpretazione dei risultati e conclusioni.

Capacità di Apprendimento:
L’insegnamento promuove la capacità di apprendimento continuo, favorendo lo sviluppo dell’autonomia decisionale e operativa nello studio e nell’approfondimento teorico-pratico delle conoscenze acquisite. Tale processo è supportato dalla consultazione critica di testi e della letteratura scientifica di riferimento; al fine di affrontare efficacemente nuove problematiche del settore e di proseguire gli studi in ambiti affini (biomolecolare, fisiologico, genetico e biotecnologico) con un adeguato livello di autonomia.

Conoscenze e abilità fornite dal corso di Chimica Biologica (laurea triennale in Scienze Biologiche).

Le lezioni sono orali e prevedono durante il corso momenti di verifica dell'apprendimento dei contenuti. Verranno utilizzate diapositive, modellini di molecole in scala e software gratuiti, e quando necessario, per implementare l’apprendimento dei contenuti verranno proiettati filmati sull’argomento d’interesse.

Il raggiungimento degli obiettivi dell’insegnamento è certificato mediante il superamento di un esame orale con valutazione espressa in trentesimi.

L’esame consiste in una discussione della durata non superiore a circa 30 minuti, finalizzata ad accertare il livello di conoscenza dei contenuti teorici e quello di competenza nell’esposizione. L'esame consiste nel superamento di una prova orale i cui parametri di valutazione si basano sulla capacità di collegamenti critici, capacità di sintesi, capacità di approfondimenti. Lo studente disserterà su almeno tre diversi argomenti tratti dal programma. L'esame si considererà superato se lo studente avrà dimostrato una conoscenza sufficiente degli argomenti chiesti.

Ai fini della valutazione del profitto, saranno applicati i criteri e i descrittori contenuti nell'Allegato 7 del Regolamento Didattico, garantendo la coerenza tra i risultati d'apprendimento attesi e il voto assegnato.
<18 Non superato: lo studente non dimostra risultati coerenti con i descrittori di conoscenza e comprensione, applicazione, giudizio, comunicazione e capacità di apprendere.
18-21 Livello sufficiente: lo studente raggiunge i descrittori di base relativi alla conoscenza e comprensione dei contenuti fondamentali e mostra una prima capacità di applicazione in contesti semplici.
22-24 Livello pienamente sufficiente: lo studente soddisfa i descrittori di conoscenza e comprensione applicate, mostrando capacità di applicare concetti chiave correttamente e iniziare ad analizzare criticamente situazioni pertinenti ai temi dell’insegnamento.
25-26 Livello buono: lo studente dimostra autonomia di giudizio nel valutare e confrontare scenari pertinenti, applica conoscenze in modo efficace e comunica risultati con chiarezza, riflettendo competenze più consolidate.
27-29 Livello molto buono: lo studente soddisfa in modo avanzato i descrittori dei cinque ambiti, con padronanza dei contenuti, capacità di valutare criticamente casi complessi e abilità comunicative solide, evidenziate in elaborati e presentazioni.
30 Livello eccellente: lo studente eccelle in tutti i descrittori di Dublino, con conoscenza approfondita, applicazione sicura e critica, giudizio autonomo, comunicazione efficace e capacità di apprendere in modo continuo e creativo, producendo lavori di elevata qualità sia nella presentazione sia nelle prove orali.
La lode può essere attribuita quando lo studente dimostra, oltre a quanto sopra, particolare originalità, approfondimento e innovazione nell’elaborato e nella presentazione, superando le aspettative standard.

La frequenza è fortemente consigliata.

La frequenza permette agli studenti di autovalutarsi durante le discussioni sugli argomenti che saranno sviluppati durante il Corso.

Alcune nozioni sperimentali prevedranno l’interrogazione di banche dati di sequenze proteiche (Uniprot) e la banca dati della struttura tridimensionale di proteine (PDB). Materiale didattico di supporto verrà distribuito durante il corso. Inoltre, lo studente potrà avvalersi del materiale didattico messo a disposizione sul sito web di Ateneo: http://www.distabif.unina2.it/dipartimento/docenti?MATRICOLA=058409

Il docente è disponibile per discussione con gli studenti nei giorni di ricevimento nei giorni indicati sulla scheda insegnamento e su richiesta inoltrata via e- mail.

SINTESI PROTEICA. Principali controlli della sintesi proteica. La sintesi proteica come target di antibiotici e tossine da batteri, funghi e piante. Dalle tossine alle immunotossine. Meccanismi di regolazione della sintesi proteica. SORTING DELLE PROTEINE. Modificazioni post-traduzionali. Degradazione delle proteine nei sistemi cellulari. FOLDING DELLE PROTEINE IN VITRO E IN VIVO: aspetti cinetici ed energetici. MOTIVI TOPOLOGICI E STRUTTURA DELLE PRINCIPALI FAMIGLIE PROTEICHE. Livelli di organizzazione strutturale. Motivi strutturali e domini proteici. Alterazioni strutturali di proteine ed implicazioni patologiche. INGEGNERIA PROTEICA. Espressione di proteine ricombinanti. Tecniche di mutagenesi. EFFICIENZA DELLA CATALISI ENZIMATICA. KM e costante di specificità (kcat/KM). TECNICHE PER LA PURIFICAZIONE DELLE PROTEINE. Approfondimenti per la purificazione di enzimi. L’importanza del saggio biologico e/o enzimatico. Spettrofotometria Vis-UV; tecniche di centrifugazione; tecniche cromatografiche a bassa e alta pressione; tecniche elettroforetiche mono e bidimensionali; immunochimica (immunodiffusione, immunoprecipitazione e western blott). Strategie per la purificazione di una proteina/enzima. Tabella di purificazione: attività specifica e resa. Determinazione del peso molecolare delle proteine. CARATTERIZZAZIONE STRUTTURALE DELLE PROTEINE. Tecniche per lo studio della struttura delle proteine: assorbimento e fluorescenza, dicroismo circolare. Determinazione della composizione in amminoacidi di una proteina. Determinazione di struttura primaria di proteine mediante degradazione di Edman. Sequenziamento de novo di proteine mediante MS/MS. Cenni sui metodi per l’ottenimento della struttura tridimensionale delle proteine: diffrazione ai raggi X e NMR. Tecniche avanzate per l’identificazione delle principali modificazioni post-sintetiche.

Italian

Study of protein sorting, post-translational modifications, and intracellular degradation processes associated with aging. Information on protein folding and enzymatic catalysis (e.g., specificity constant and molecular evolution). Basic concepts of structural classification of proteins and protein engineering as a tool for biotechnological applications.
In addition, practical exercises on model proteins using open-source software are included. During the second part of the course, students will become familiar with basic and advanced techniques for the structural and functional characterization of proteins.

Branden C., Tooze J. - INTRODUZIONE ALLA STRUTTURA DELLE PROTEINE - Zanichelli.
Petsko, G.A., Ringe D. - STRUTTURA E FUNZIONE DELLE PROTEINE - Zanichelli.
Williamson M. - COME FUNZIONANO LE PROTEINE - Zanichelli.
Whitford D. - PROTEINS STRUCTURE AND FUNCTION - Wiley.

Knowledge and Understanding:
The aim of this course consists of describing the principles of structure-function relationship of enzymes and information post-synthetic protein modifications. Basic and advanced biochemical methodologies for protein structural characterization will be supplied too.
In particular, the student will acquire bio-informatic skills for accessing and querying protein databases for the acquisition of scientific information. The transfer will take place through frontal lectures, seminars and adequate time for the student's independent study.

Ability to Apply Knowledge and Understanding:
The student will be able to apply the acquired knowledge to classify biological macromolecules for structure–function studies. They will also be able to interpret and outline the main advanced techniques used to study post-translational modifications.
The student will also know the basic principles of analytical separation techniques for the purification of proteins and enzymes and will be able to discuss chromatographic methodologies for their separation.

Autonomy of Judgment:
The course aims to develop students’ ability to analyze and critically evaluate complex scenarios and problems in the field of structural and functional biochemistry, promoting the formulation of independent decisions based on solid theoretical knowledge and on the interpretation of available experimental data.

Communication Skills:
The student will develop an appropriate scientific language to describe macromolecules, structure–function studies, and the main biochemical techniques. They will be able to orally discuss experimental results and theoretical topics in a clear, coherent, and effective manner, communicating in interdisciplinary contexts within the field of biochemistry. Furthermore, they will be able to write clear scientific reports on the structure and function of proteins, including analytical techniques, interpretation of results, and conclusions.

Learning Ability:
The course promotes the ability for lifelong learning, fostering the development of decision-making and operational autonomy in the study and in the theoretical and practical deepening of the acquired knowledge. This process is supported by the critical consultation of textbooks and relevant scientific literature, in order to effectively address new issues in the field and to continue studies in related areas (biomolecular, physiological, genetic, and biotechnological) with an appropriate level of independence.

Knowledge and skills supplied by the course of Biochemistry (Bachelor degree in Biological Sciences)

Lessons are delivered orally and include, throughout the course, moments to assess the learning of the content. Slides, scaled molecular models, and free software will be used, and when necessary, videos on the relevant topic will be shown to support and enhance understanding of the material.

The achievement of the learning objectives is certified through passing an oral exam, with the grade expressed on a scale of thirty.

The achievement of the teaching objectives is certified by passing an exam with an evaluation expressed in thirtieths. The oral exam consists of a discussion lasting no longer than about 30 minutes, aimed at ascertaining the level of knowledge of the theoretical contents and the one of competence in the exhibition. The achievement of the teaching objectives is certified by passing an exam with an evaluation expressed in thirtieths. The exam consists in passing an oral test whose evaluation parameters are based on the ability of critical connections, ability to synthesize, and capacity for further study. The student will discuss at least three different topics from the program. The exam will be considered passed if the student has demonstrated sufficient knowledge of the subjects requested.

For the purpose of assessing student performance, the criteria and descriptors contained in Annex 7 of the Teaching Regulations will be applied, ensuring consistency between the expected learning outcomes and the final grade assigned.
<18 Not Passed: The student does not demonstrate results consistent with the descriptors of knowledge and understanding, application, judgment, communication, and learning skills.
18–21 Sufficient Level: The student meets the basic descriptors related to knowledge and understanding of fundamental content and shows an initial ability to apply it in simple contexts.
22–24 Fully Sufficient Level: The student satisfies the descriptors of applied knowledge and understanding, demonstrating the ability to correctly apply key concepts and begin to critically analyze situations relevant to the course topics.
25–26 Good Level: The student shows independent judgment in evaluating and comparing relevant scenarios, applies knowledge effectively, and communicates results clearly, reflecting more consolidated skills.
27–29 Very Good Level: The student achieves an advanced level across the five areas, with mastery of content, the ability to critically assess complex cases, and strong communication skills, as evidenced in written work and presentations.
30 Excellent Level: The student excels in all Dublin descriptors, with deep knowledge, secure and critical application, autonomous judgment, effective communication, and continuous, creative learning, producing high-quality work both in presentations and oral exams.

Honors (“lode”) may be awarded when the student demonstrates, in addition to the above, exceptional originality, depth, and innovation in their work and presentation, exceeding standard expectations.

Attendance is strongly recommended.

Attending the course allows students to self-assess their understanding through discussions on the topics that will be covered during the course.

Some experimental notions will include the interrogation of protein sequence databases (Uniprot) and the database of the three-dimensional protein structure (PDB). Supporting teaching material will be distributed during the course. Furthermore, the student can use the supporting teaching material made available on the University website: http://www.distabif.unina2.it/dipartimento/docenti?MATRICOLA=058409

The teacher is available to meet with students during office hours on the days indicated in the course description, and upon request submitted via email.

PROTEIN SYNTHESIS. Main controls of protein synthesis. Protein synthesis as a target of antibiotics and toxins from bacteria, fungi and plants. From toxins to immunotoxins. Regulatory mechanisms of protein synthesis. PROTEIN SORTING. Post-translational modifications. Degradation of proteins in cell systems. PROTEIN FOLDING OF IN VITRO AND IN VIVO. Kinetic and energetic aspects. TOPOLOGICAL MOTIF AND STRUCTURE OF THE MAIN PROTEIN FAMILIES. Levels of structural organization. Structural motif and protein domains. Structural alterations of proteins and pathological implications. PROTEIN ENGINEERING. Expression of recombinant proteins. Mutagenesis techniques. EFFICIENCY OF ENZYMATIC CATALYSIS. KM and constant of specificity (kcat / KM). TECHNIQUES FOR PROTEIN PURIFICATION. Insights into enzyme purification. The importance of the biological and/or enzymatic assay. Vis-UV spectrophotometry; centrifugation techniques; low- and high-pressure chromatographic techniques; one and two-dimensional electrophoretic techniques; immunochemistry (immunodiffusion, immunoprecipitation and western blott). Strategies for protein/enzyme purification. Purification table: specific activity and yield. Determination of protein molecular weight. STRUCTURAL CHARACTERIZATION OF PROTEINS. Techniques for studying protein structure: absorption and fluorescence, circular dichroism. Determination of the amino acid composition of a protein. Determination of primary structure of proteins by Edman degradation. De novo sequencing of proteins by MS/MS. Overview of methods for obtaining the three-dimensional structure of proteins: X-ray diffraction and NMR. Advanced techniques for the identification of major post-synthetic modifications.