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Susanna MOLINARI
Ricercatore Universitario
Dipartimento di Scienze della Vita sede ex-Scienze Biomediche
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Insegnamento: Ingegneria proteica
Biotecnologie mediche (Offerta formativa 2024)
Obiettivi formativi
Al termine dell'insegnamento lo studente avrà acquisito le conoscenze necessarie per elaborare strategie per ingegnerizzare proteine di interesse terapeutico e diagnostico utili nel campo dell’industria della tutela della salute umana, oltre che di proteine di interesse industriale o utilizzate nella ricerca di base o nei laboratori di analisi chimica o biologica. Sono forniti gli strumenti teorici che permettono di ottimizzare la prestazione delle proteine sia in termini di stabilità che di funzione. Verranno inoltre fornite conoscenze sulla messa a punto dei principali metodi di produzione biotecnologica delle stesse.
Per una più completa comprensione degli obiettivi formativi, si rimanda alla lettura dei risultati di apprendimento attesi a seguito dello svolgimento del presente percorso formativo.
Prerequisiti
Costituiscono dei prerequisiti per la comprensione degli argomenti trattati nell’insegnamento:
- Fisica: principi di base di termodinamica
- Chimica: principi di base di chimica generale ed inorganica. Proprietà chimiche degli amminoacidi, struttura secondaria e terziaria delle proteine.
- Biologia: principi di base principali meccanismi alla base dell'espressione genica.
- Biologia molecolare: conoscenze di base sulle tecniche del DNA ricombinante.
Programma del corso
1 CFU (8 ore)
-Introduzione all’Ingegneria proteica
-metodiche di mutagenesi razionale
-tecniche di mutagenesi casuale nell’ambito della strategia di evoluzione diretta delle proteine
1 CFU (8 ore)
-principi di base per aumentare la termostabilità delle proteine
-ottimizzazione di enzimi naturali e sintesi de novo di enzimi nel campo della biocatalisi
1 CFU (8 ore)
-Metodiche di studio delle modalità di interazione proteina-proteina e sviluppo di molecole che interferiscano con tali interazioni
1 CFU (8 ore)
-Metodiche di produzione di proteine ricombinanti e principi basi da rispettare per ottenere proteine di buona qualità
-vettori per la produzione di proteine in batteri, lieviti, cellule di insetto, cellule animali e animali transgenici
2 CFU (16 ore)
-Esempi di proteine ricombinanti di interesse industriale (biocatalizzatori, subtilisina), farmaceutico (anticorpi monoclonali, insulina etc) e della ricerca di base (proteine fluorescenti).
Il programma può subire modifiche in seguito ad aggiornamenti scientifici raggiunti nel campo dell’ingegneria proteica.
Metodi didattici
L’insegnamento viene erogato mediante lezioni frontali che prevedono l’utilizzo di un approccio interattivo. Le lezioni vengono svolte con l’ausilio di mezzi audiovisivi (presentazioni in Power Point). La frequenza alle lezioni frontali in presenza non è obbligatoria. L’insegnamento è erogato in lingua italiana.
Testi di riferimento
Testi di riferimento:
1. Protein engineering and design / edited by Sheldon J. Park, Jennifer R. Cochran. Boca Raton [etc.] : CRC Press, c2010.
2. Proteins : biochemistry and biotechnology / Gary Walsh - Chichester : John Wiley, 2014.
3. Protein engineering : principles and practice / edited by Jeffrey L. Cleland and Charles S. Craik - New York \etc.! : Wiley-Liss, c1996
Per consultazione ed approfondimenti:
Biotecnologie microbiche / a cura di Stefano Donadio, Gennaro Marino - Milano : Casa editrice ambrosiana, 2008 - XXI
Biotecnologia molecolare : principi e applicazioni del DNA ricombinante / Bernard R. Glick, Jack J. Pasternak - Bologna : Zanichelli, 1999
Struttura e funzione delle proteine / Gregory A. Petsko, Dagmar Ringe - Bologna : Zanichelli, 2006 - XVI.
Introduzione allo studio delle proteine/ Marcello Duranti: Zanichelli
Verrà messo a disposizione degli studenti materiale digitale a supporto dello studio (diapositive utilizzate a lezione in formato pdf). Il materiale digitale sarà reso disponibile sulla piattaforma Microsoft Teams al termine delle lezioni.
Verifica dell'apprendimento
La prova è orale, secondo le modalità di un colloquio tra docente ed esaminando/a di durata approssimativa di trenta minuti durante i quali al/la candidato/a verranno proposte tendenzialmente tre domande sui tre principali domini del programma (1. tecniche di mutagenesi, 2, tecniche di produzione, 3 esempi di proteine ingegnerizzate). L’esame è semi-strutturato: l’elaborazione delle risposte del candidato avviene in clima di interazione tra il docente e lo studente. L'esame si svolgerà al termine dell’insegnamento secondo il calendario ufficiale degli appelli d’esame. Per ogni appello lo/a studente/essa che intenda sostenerlo dovrà iscriversi utilizzando la Piattaforma EsseTre. Gli indicatori di valutazione della prova sono: - Conoscenze acquisite (25 %) - Capacità di applicare le conoscenze acquisite a problemi specifici (30 %); - Padronanza del linguaggio scientifico (15 %); - Capacità di discutere gli argomenti (30 %). Il voto è espresso in trentesimi ed è necessario ai fini di superamento dell’esame il raggiungimento della soglia dei 18/30. La votazione che lo studente/essa potrà conseguire in tale prova prevede le seguenti gamme: - Insufficiente (<18), discreto (18-24) buono (25-27) e ottimo (28-30 cum laude). Per superare la prova, lo studente deve dimostrare di avere acquisito conoscenze di base sui principi che governano le relazioni struttura-attività delle proteine, sulle tecniche che consentono di verificare tale relazioni e sulle modalità di produzione di proteine ricombinanti.
La valutazione terrà conto:
- delle conoscenze e le capacità di comprensione;
- dell’applicazione delle conoscenze;
- dell’autonomia di giudizio.
Risultati attesi
1. Conoscenza e comprensione
Lo studente acquisirà la capacità di:
-Conoscere le tecniche e comprendere i principi che ispirano l’ingegneria delle proteine
-Conoscere i modelli computazionali utili a formulare previsioni sull'effetto di modificazioni mirate di proteine o sull'attività di nuove proteine.
-Conoscere le tecnologie per la modificazione e la produzione di proteine.
-Distinguere le tecniche sulla base della loro applicabilità e degli obiettivi che ci si propone di realizzare
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente acquisirà la capacità di applicare le conoscenze acquisite nei seguenti campi:
-applicare i principi acquisiti alla risoluzione di problemi specifici nella caratterizzazione di molecole di interesse diagnostico e terapeutico.
-individuare gli strumenti più appropriati per la valutazione dell'interferenza dei farmaci sul genoma e sul proteoma.
-pianificare delle ipotesi di sviluppo e caratterizzazione di molecole di interesse biologico.
-analizzare limiti e benefici delle strategie a disposizione.
3. Autonomia di giudizio
Lo studente acquisirà una metodologia di lavoro trasferibile a contesti diversi e dovrà essere in grado di analizzare i problemi posti dall'attività di ricerca, individuando autonomamente gli approcci metodologici più idonei ed efficaci per il raggiungimento degli obiettivi e saper valutare criticamente i risultati ottenuti. Infine, lo studente/essa dovrà essere in grado di proporre strategie alternative per superare limitazioni delle tecniche
4. Capacità comunicative
Lo studente acquisirà la capacità di sostenere una discussione critica sugli argomenti trattati, sviluppando inoltre la capacità di trasferire l'informazione in maniera comprensibile anche ad interlocutori non specialisti.
5. Capacità di apprendimento
Lo studente acquisirà la capacità utilizzare in autonomia e in modo adeguato le conoscenze acquisite per l'aggiornamento continuo delle proprie conoscenze e competenze.