Methods in chemical biology
A.A. 2024/2025
Obiettivi formativi
L'obiettivo del corso è quello di illustrare le metodologie moderne utilizzate per lo studio di fenomeni all'interfaccia tra la chimica e la biologia. Verrà inoltre discussa l'applicazione di tali metodologie al processo di drug discovery a livello pre-clinico.
Il corso consentirà agli studenti di: adattarsi alla ricerca chimica in continua evoluzione, e in particolare a quella in sinergia con la fisica e la biologia; studiare individualmente e valutare in modo critico la ricerca di frontiera dalla letteratura primaria; capire come interferire con processi biologici complessi utilizzando piccole sonde molecolari e/o la chimica bio-ortogonale; migliorare le loro capacità comunicative sia scritte che orali attraverso attività di presentazione di casi studio selezionati (di gruppo o individuali).
Il corso consentirà agli studenti di: adattarsi alla ricerca chimica in continua evoluzione, e in particolare a quella in sinergia con la fisica e la biologia; studiare individualmente e valutare in modo critico la ricerca di frontiera dalla letteratura primaria; capire come interferire con processi biologici complessi utilizzando piccole sonde molecolari e/o la chimica bio-ortogonale; migliorare le loro capacità comunicative sia scritte che orali attraverso attività di presentazione di casi studio selezionati (di gruppo o individuali).
Risultati apprendimento attesi
Al termine del corso gli studenti saranno in grado di spiegare come diverse metodologie chimiche e biofisiche vengono utilizzate per studiare la regolazione e la funzione delle biomolecole e di discutere l'uso della chemical biology nella ricerca biomedica e nel drug discovery a livello pre-clinico.
In particolare gli studenti saranno in grado di: 1) descrivere le basi chimiche della replicazione, trascrizione e traduzione (del DNA), delle modificazioni post-traduzionali e di come ciascuno di questi processi possano essere espansi per includere nuove funzionalità chimiche; 2) leggere e valutare in modo critico la letteratura e comunicare in modo efficace la ricerca ai loro pari; 3) descrivere la chemical biology e la sua importanza.
In particolare gli studenti saranno in grado di: 1) descrivere le basi chimiche della replicazione, trascrizione e traduzione (del DNA), delle modificazioni post-traduzionali e di come ciascuno di questi processi possano essere espansi per includere nuove funzionalità chimiche; 2) leggere e valutare in modo critico la letteratura e comunicare in modo efficace la ricerca ai loro pari; 3) descrivere la chemical biology e la sua importanza.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
1. Cos'è la chemical biology? Introduzione al corso; il dogma centrale della biologia molecolare; geni e genomi; Legame a idrogeno e interazioni di non legame
2. DNA. Forme, struttura secondaria e terziaria; sintesi chimica e sequenziamento del DNA; operoni, plasmidi e tecnologia del DNA ricombinante; mutagenesi sito-diretta.
3.RNA. Trascrizione genica; controllo trascrizionale; incorporazione di aminoacidi non naturali, espansione del codice genetico.
4. Struttura e funzione delle proteine. Traduzione dell'mRNA; ripiegamento e unfolding delle proteine, proteine chaperon, interazioni proteina-proteina e proteina-ligando. Relazione struttura-attività; directed evolution.
5. RNA non codificanti
6. Modifiche post-traduzionali
7. Chimica bioortogonale. NCL, SPAAC, ecc
8. Glicobiologia. Lo sugar code; proteine che riconoscono carboidrati; riconoscimento del self e non-self; adesione cellulare; array di glicani; glico-coniugati e glicomimetici
9. Imaging. Proteine fluorescenti, fluorofori, sonde fluorogeniche.
10. Trasduzione del segnale. Recettori cellulari, regolazione allosterica, quorum sensing
11. Biomolecole terapeutiche. Anticorpi, coniugati farmaco-anticorpo (ADC), aptameri.
12. Presentazione e discussione di un articolo
2. DNA. Forme, struttura secondaria e terziaria; sintesi chimica e sequenziamento del DNA; operoni, plasmidi e tecnologia del DNA ricombinante; mutagenesi sito-diretta.
3.RNA. Trascrizione genica; controllo trascrizionale; incorporazione di aminoacidi non naturali, espansione del codice genetico.
4. Struttura e funzione delle proteine. Traduzione dell'mRNA; ripiegamento e unfolding delle proteine, proteine chaperon, interazioni proteina-proteina e proteina-ligando. Relazione struttura-attività; directed evolution.
5. RNA non codificanti
6. Modifiche post-traduzionali
7. Chimica bioortogonale. NCL, SPAAC, ecc
8. Glicobiologia. Lo sugar code; proteine che riconoscono carboidrati; riconoscimento del self e non-self; adesione cellulare; array di glicani; glico-coniugati e glicomimetici
9. Imaging. Proteine fluorescenti, fluorofori, sonde fluorogeniche.
10. Trasduzione del segnale. Recettori cellulari, regolazione allosterica, quorum sensing
11. Biomolecole terapeutiche. Anticorpi, coniugati farmaco-anticorpo (ADC), aptameri.
12. Presentazione e discussione di un articolo
Prerequisiti
Conoscenza consolidate della struttura e funzione delle macromolecole biologiche e dei processi metabolici. Conoscenza di base delle interazioni ligando-proteina e della cinetica enzimatica. Tali nozioni possono essere trovate, per esempio, tra in contenuti del corso di Chimica biologica delle Lauree Triennali in Chimica e Chimica Industriale (UNIMI).
Metodi didattici
Il corso si svolgerà principalmente in formato di lezione frontale sincrona in presenza, eventualmente integrate da seminari su argomenti specifici.
Materiale di riferimento
Introduction to Bioorganic Chemistry and Chemical Biology, 1st Edition
by David Van Vranken (Author), Gregory A. Weiss (Author)
Ed. Garland Science
Advanced Chemical Biology: Chemical Dissection and Reprogramming of Biological Systems
Matthew R. Pratt, Howard C. Hang, Jennifer A. Prescher
Ed. Wiley
Chemical Biology and Drug Discovery
Marco F. Schmidt
Ed. Springer
Parte del materiale didattico consisterà di articoli di letteratura primaria su argomenti di frontiera che saranno reperibili attraverso il sistema bibliotecario dell'Ateneo.
by David Van Vranken (Author), Gregory A. Weiss (Author)
Ed. Garland Science
Advanced Chemical Biology: Chemical Dissection and Reprogramming of Biological Systems
Matthew R. Pratt, Howard C. Hang, Jennifer A. Prescher
Ed. Wiley
Chemical Biology and Drug Discovery
Marco F. Schmidt
Ed. Springer
Parte del materiale didattico consisterà di articoli di letteratura primaria su argomenti di frontiera che saranno reperibili attraverso il sistema bibliotecario dell'Ateneo.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
La conoscenza acquisita verrà verificata con una presentazione di letteratura e da un esame scritto. Ciascuna parte conterà per il 50% del voto finale (voto da 18 a 30 e lode).
Presentazione finale: agli studenti verrà chiesto di preparare individualmente o in piccoli gruppi (dipendendo dal numero di studenti complessivo) una presentazione di Power Point (indicativamente 20 minuti + 5 minuti di discussione) dove si illustri e discuta criticamente uno o più articoli di letteratura su argomenti inerenti ai contenuti del corso. La presentazione verrà fatta durante le ore di lezione (oppure in altro momento per gli studenti non frequentanti) e valutata nel suo complesso (es. l'argomento/articolo scelto, la chiarezza dei contenuti della presentazione, il livello di comprensione dell'argomento e la capacità di argomentare durante la discussione).
Esame scritto: 5 domande aperte sui contenuti del corso (2 ore).
Il voto finale sarà la media dei voti della presentazione e dell'esame scritto.
Presentazione finale: agli studenti verrà chiesto di preparare individualmente o in piccoli gruppi (dipendendo dal numero di studenti complessivo) una presentazione di Power Point (indicativamente 20 minuti + 5 minuti di discussione) dove si illustri e discuta criticamente uno o più articoli di letteratura su argomenti inerenti ai contenuti del corso. La presentazione verrà fatta durante le ore di lezione (oppure in altro momento per gli studenti non frequentanti) e valutata nel suo complesso (es. l'argomento/articolo scelto, la chiarezza dei contenuti della presentazione, il livello di comprensione dell'argomento e la capacità di argomentare durante la discussione).
Esame scritto: 5 domande aperte sui contenuti del corso (2 ore).
Il voto finale sarà la media dei voti della presentazione e dell'esame scritto.
CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA - CFU: 6
Lezioni: 48 ore
Docente:
Sattin Sara
Turni:
Turno
Docente:
Sattin SaraSiti didattici
Docente/i
Ricevimento:
su appuntamento
Dipartimento di Chimica, via Golgi, 19, Edificio 5, Terzo Piano, corpo B, Stanza 3058B