| Biologia estructural | Codi: M0.159 : 5 |
El món real en el qual les molècules biològiques exerceixen la seva funció és tridimensional. No és casualitat, llavors, que la forma en què s'activen o s'inhibeixen els diferents compostos que formen part de les nostres rutes metabòliques depenguin de la seva forma (en tres dimensions), i no solament del seu contingut. La conformació estructural d'una proteïna no s'estableix a l'atzar, donada la seva importància, sinó que ve donada per la seqüència primària d'aminoàcids o de nucleòtids que la constitueixen.
L'objecte essencial d'estudi de la bioinformática són les seqüències. No obstant això, a partir de l'estudi unidimensional d'aquestes no és possible desentranyar per què unes molècules actuen sobre unes altres o el resultat que produeixen. Aquestes preguntes només poden ser respostes coneixent la configuració a l'espai que aquests compostos tenen, doncs d'aquesta depèn el tipus i efectivitat de les tasques que poden dur a terme.
Les proteïnes són els constituents essencials de les cèl·lules: realitzen múltiples tasques tant de suport com de transport de senyals, i sobretot de control i catalització d'innombrables reaccions. L'estudi de l'estructura d'aquestes és essencial per comprendre i modificar els processos que duen a terme. No obstant això, des del punt de vista tècnic (experimental) és molt difícil establir la forma d'aquesta estructura, com veurem durant el curs. És per això que la utilització de mètodes bioinformátics per a la detecció d'aquesta pot ser molt rellevant en el futur si aconsegueix millorar-se l'eficàcia que mostren actualment.
Aquesta assignatura estarà focalitzada en l'estudi de les proteïnes, la determinació experimental de la seva estructura, la predicció computacional, el modelatge molecular i finalment, la seva prometedora aplicació a l'àrea del disseny computacional de fàrmacs. No obstant això, també s'introduiran els conceptes bàsics referents a l'estructura dels àcids nuclèics donada la seva elevada importància en molts processos de regulació gènica dins de les cèl·lules.
La asignatura Biología Estructural es una asignatura optativa que se enmarca en el Módulo Bioinformática del pla d'estudis.
Els camps professionals en els quals es projecta inclouen la química computacional i el disseny computacional de fàrmacs, inclosos en l'I+D de la majoria d'empreses farmacèutiques. També s'orienta cap a centres públics de recerca en els quals fa falta un coneixement profund de les estructures biològiques per poder determinar causes biològiques de certes malalties, així com la seva aplicació en la medicina personalitzada.
Com a coneixements previs per cursar l'assignatura es requereix haver fet l'assignatura Biologia Molecular.
Un cop finalitzat aquest mòdul, l'estudiant haurà d'estar familiaritzat amb les funcions biològiques essencials de les proteïnes, els seus components estructurals, les possibles conformacions estructurals que poden adoptar, les formes en les quals aquestes conformacions poden ser determinades, i com aquesta informació pot ser útil en posteriors estudis de disseny de fàrmacs.
En particular són objectius bàsics:
1. Conèixer la naturalesa química, estructura, propietats i funció dels aminoàcids i dels nucleòtids.
2. Conèixer les característiques i propietats de l'enllaç peptídic per comprendre la flexibilitat de les proteïnes.
3. Conèixer les funcions i els nivells estructurals (primària, secundària, terciària, quaternària) de biomolècules.
4. Comprendre l'estructura de l'ADN i l'ARN i el seu important significat funcional.
5. Reconèixer i diferenciar els diferents motius estructurals de les conformacions de les proteïnes per comprendre la seva estreta relació amb la funció biològica que exerceixen.
6. Entendre la classificació de proteïnes segons plegaments i famílies, i ser capaç de fer cerques en bases de dades.
7. Ser capaç de visualitzar biomolècules amb el programari adequat.
8. Apreciar els avenços i utilitat de la cristal·lografia de difracció per rajos X, de la ressonància magnètica nuclear i d'altres tècniques empleades en l'estudi de l'estructura i el plegament de les proteïnes.
9. Conèixer les diferents tècniques de predicció computacional: homologia, reconeixement de plegamet (threading), ab initio.
10. Entendre la importància del modelatge molecular per entendre les característiques principals de les interaccionis proteïna-lligant.
11. Comprendre les diferents tècniques de disseny de fàrmacs que s'utilitzen en l'actualitat.
Competències bàsiques i generals:
CG1- Capacitat per aplicar coneixements i resoldre problemes en l'àmbit de la Bioinformática i la Bioestadística, tant en entorns coneguts com en entorns nous.
CG2- Capacitat per a la recerca, el desenvolupament i la innovació en centres tecnològics, universitats i empreses en l'àmbit de la Bioinformática i la Bioestadística.
CG3- Capacitat de cerca, gestió i ús d'informació i recursos en l'àmbit de la Bioinformática i la Bioestadística.
Competències transversals:
CT1- Capacitat d'iniciativa, d'automotivació i de treballar de forma independent.
CT2- Capacitat per a la comunicació oral i escrita per a la vida acadèmica i professional.
CT3- Capacitat per proposar solucions innovadores i prendre de decisions.
CT5- Capacitat per a la comprensió, l'anàlisi i la síntesi.
Competències específiques:
CE1- Comprendre les bases moleculars i les tècniques experimentals estàndards més comuns en les recerques òmiques (genòmica, transcriptòmica, proteòmica, metabolòmica, interactòmica, etc.).
CE8- Conèixer les principals bases de dades biològiques públiques i saber com explotar la informació.
CE13- Conèixer les aplicacions informàtiques d'ús més freqüent en bioinformática i bioestadística.
CE16- Conèixer les tècniques experimentals per resoldre el problema de detecció d'estructura de proteïnes i els mètodes de predicció d'estructura.
La asignatura está estructurada en 4 mòduls o unitats:
1. Estructura de biomolècules
1.1. Biomolèculas
1.2. Estructura de proteïnes
1.2.1. Estructura primària
1.2.2. Estructura secundària
1.2.3. Estructura terciària
1.2.4. Estructura cuaternària. Subunitat
1.3 Estructura de àcids nucleics
1.3.1. Estructura primària
1.3.2. Estructura secundària
1.3.3. Estructura terciària
1.4. Estat nadiu. Desnaturalització
2. Plegament de proteïnes
2.1. Plegament de proteïnes: estructura tridimensional
2.1.1. Relació entre plegament i seqüència d'aminoàcids
2.1.2. Termodinàmica del plegament
2.1.3. Tècniques per estudiar el plegament de proteïnes
2.2 Motius estructurals
2.2.1. Tipus de motius estructurals
2.3 Dominis estructurals
2.4. Famílies de proteïnes
2.5. Bases de dades: PFam, PROSITE, InterPro, SCOP, CATH, HOMSTRAD
2.6 Visualització de biomolècules. Jmol
3. Determinació i predicció d'estructura
3.1. Determinació d'estructura. Mètodes experimentals
3.2. Proteïnes globulars
3.3. Cristal·lografia de raigs X
3.4. Ressonància magnètica nuclear (RMN)
3.5. Predicció d'estructura
3.5.1. Predicció d'estructura secundària
3.5.2. Predicció d'estructura terciària
3.6. Alineament de seqüències
3.6.1. Alineaments locals, globals i híbrids
3.6.2. Alineament múltiple de seqüències
3.6.3. Alineament estructural
3.7 Modelat comparatiu de proteïnes
3.7.1. Modelat per homologia
3.7.2. Reconeixement de plegament
3.8. Modelat ab initio de proteïnes
3.9. Predicció de la geometria de les cadenas laterals
4. Modelat molecular i disseny de fàrmacs
4.1. Modelat molecular
4.2. Mecànica molecular
4.3. Dinàmica molecular
4.4. Receptors
4.4.1. Receptors de proteïna G
4.5. Ligands
4.6. Diseny de fàrmacs
4.7. Diseny de fàrmacos basat en receptor. Acoplament molecular
4.7.1 Muestreig de l'orientació del ligand en la cavitat del receptor
4.7.2 Cribatge de la interacció ligand-receptor
4.8. Diseny de fármacs basat en ligando. QSAR
4.9. Farmacodinàmica
4.10. Interaccions entre proteïnes
4.11. Quimioinformàtica. Quimiogenòmica
La Normativa acadèmica de la UOC disposa que el procés d'avaluació es fonamenta en el treball personal de l'estudiant i pressuposa l'autenticitat de l'autoria i l'originalitat dels exercicis fets.
La manca d'originalitat en l'autoria o el mal ús de les condicions en què es fa l'avaluació de l'assignatura és una infracció que pot tenir conseqüències acadèmiques greus.
Es qualificarà l'estudiant amb un suspens (D/0) si es detecta manca d'originalitat en l'autoria d'alguna activitat avaluable (pràctica, prova d'avaluació contínua (PAC) o final (PAF), o la que es defineixi al pla docent), sigui perquè ha utilitzat material o dispositius no autoritzats, sigui perquè ha copiat textualment d'internet, o ha copiat d'apunts, de materials, de manuals o d'articles (sense la citació corresponent), d'altres estudiants, o per qualsevol altra conducta irregular.
La qualificació de suspens (D/0) en les qualificacions finals d'avaluació contínua pot comportar l'obligació de fer l'examen presencial per a superar l'assignatura (si hi ha examen i si superar-lo és suficient per a superar l'assignatura segons indiqui el pla docent).
Quan aquesta mala conducta es produeixi durant la realització de les proves d'avaluació finals presencials, l'estudiant pot ser expulsat de l'aula, i l'examinador farà constar tots els elements i la informació relatius al cas.
D'altra banda, aquesta conducta pot donar lloc a la incoació d'un procediment disciplinari i l'aplicació, si escau, de la sanció que correspongui.
La UOC habilitarà els mecanismes que consideri oportuns per a vetllar per la qualitat de les seves titulacions i garantir l'excel·lència i la qualitat del seu model educatiu.
|
Aquesta assignatura només es pot superar a partir de l'avaluació contínua (AC). La nota final d'avaluació contínua esdevé la nota final de l'assignatura. La fórmula d'acreditació de l'assignatura és la següent: AC. |