Fundamentos de Bioquímica Estrutural

Objectivos

Os objectivos desta disciplina são o de transmitir princípios básicos que determinam a estrutura de proteínas e relações estrutura-função, bem como alguns fundamentos das técnicas usadas para a determinação de estruturas 3D de macromoléculas biológicas (Raios-X; RMN e CrioEM).

Com esta disciplina o aluno deverá possuir os  necessários conhecimentos em: (1) princípios que determinam a estrutura de macromoléculas biológicas (proteínas e ácidos nucleicos), (2) principais classes estruturais de proteínas e implicações biológicas, (3) implicações biológicas da estrutura quaternária. (4) Além disso, deverão adquirir conhecimentos básicos das principais técnicas de determinação da estrutura 3D de macromoléculas biológicas (Cristalografia de Raios-X, Ressonância Magnética Nuclear e Crio-Microscopia Electrónica Competências). (5) Finalmente deverão ter as necessárias competências para saber interpretar correctamente os resultados estruturais e conhecer critérios de validação de estruturas. (6) Deverão dominar várias ferramentas computacionais on-line bem como diversos programas de visualização e representação molecular.

Caracterização geral

Código

10702

Créditos

6.0

Professor responsável

Maria dos Anjos Lopes de Macedo, Maria João Lobo de Reis Madeira Crispim Romão

Horas

Semanais - 3

Totais - 46

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

Não há requisitos específicos para esta disciplina

Bibliografia

- “Introduction to Protein Structure”   Branden, C.-I. & Tooze, J. Garland Pub. (1999)

- “Crystallography made Crystal Clear- A Guide for users of Macromolecular Models” G. Rhodes, 2nd Ed., Academic Press: San Diego, London (2000)

- “Biomolecular NMR Spectroscopy”, Evans, J.N.S., Oxford University Press (1995)

- Teng, Q. “Structural Biology: Practical NMR applications” Springer Science, USA (2005)

- Wüthrich, K. “NMR of Protein and Nucleic Acids”, Wiley-Interscience Pub., (1986)

- Friebolin, H. “Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy”, VCH publishers, New York-Germany, 2ª ed. (1993)

- Determinação de estruturas tridimensionais de proteinas, Anjos L. Macedo & Brian J. Goodfellow, Quimica, 63, 1996

Método de ensino

As aulas (teóricas, práticas e teórico-práticas) são leccionadas utilizando apresentações em Power-Point com recurso a animação 3D e bases de dados on-line. As aulas teórico-práticas decorrem em sala de computadores com dois alunos por máquina. As aulas práticas são leccionadas nos laboratórios de Raios-X e de RMN. São disponibilizados ao aluno os ficheiros (pdf)  das aulas leccionadas, problemas e protocolos experimentais, bem como exames tipo.

Método de avaliação

Dado o carácter aplicado desta disciplina, a avaliação terá três componentes: 


•  2 Testes (a média dos testes deve ser superior ou igual a 9,5 valores) ou Exame final escrito (individual)  (50%).     

•  Parte prática (grupo de dois ou três alunos) (20%) 
incluindo Avaliação contínua (registada a assiduidade às práticas) e Questionários.

•  Seminário (30%) sobre um tema da matéria dada em que os alunos examinem de uma forma crítica um modelo estrutural da acção biológica de uma dada proteína, baseando-se na discussão de um  artigo científico.

 

Conteúdo

1- Introdução. Princípios Estruturais Básicos - Estrutura secundária, supersecundária e terciária de proteínas. Domínios e motivos estruturais. Estrutura quaternária de proteínas. Implicações biológicas da estrutura quaternária e do tipo de enrolamento Principais classes estruturais de proteínas e famílias de proteínas homólogas.

2 - Determinação da Estrutura Tri-Dimensional de Proteínas

2.1- Cristalografia de raios-X. Cristalização de proteínas Difracção de raios-X e medição dos dados experimentais. Como passar dos dados de difracção à densidade electrónica Obtenção de um modelo estrutural e respectiva validação Actividade biológica e enzimática das proteínas cristalinas  

2.2- Ressonância Magnética Nuclear - Teoria básica de RMN 1D e 2D Informação estrutural: ângulos, distâncias, ambiente químico Métodos experimentais: sequências de pulsos para aquisição de dados e atribuição espectral. Métodos bidimensionais homo- e heteronucleares e tridimensionais heteronucleares.Estrutura de proteínas por RMN. Metodologias para atribuição de sinais; Atribuição sequencial, padrões característicos; elementos de estrutura secundária, informação desvios químicos. Familia de confórmeros em solução.

2.3- Métodos Complementares para a análise estrutural: Crio-EM, SAXS, DLS, ITC

2.4- Interpretação dos resultados estruturais - Critérios de Validação. Bases de dados. Análise conformacional, qualidade do modelo e precisão da estrutura tri-dimensional. Validação Comparação dos estados conformacionais em estruturas cristalinas e em solução (RMN) Comparação entre estruturas tri-dimensionais de proteínas. Alinhamentos e comparações estruturais. Bases de dados estruturais

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: