Fundamentos de Bioquímica Estrutural
Objetivos
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 (alterado em 2020 face à situação de confinamento resultante da COVID-19)
• 2 Testes (a média dos testes deve ser superior ou igual a 9,5 valores) ou Exame final (50%), realizados remotamente pelo sistema Moodle
• Parte prática (grupo de dois ou três alunos) incluindo realização de um quizz e a assiduidade às práticas (registada no inicio da aula) (10%) e Questionários (10%).
• 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 fornecido pelas docentes
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: