Fundamentos de Bioquímica Estrutural

Código

10702

Unidade Orgânica

Faculdade de Ciências e Tecnologia

Departamento

Departamento de Química

Créditos

6.0

Professor responsável

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

Horas semanais

4

Total de horas

56

Língua de ensino

Português

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.

Pré-requisitos

Não há requisitos específicos para esta disciplina

Conteúdo

Capítulo 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.

Capítulo 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- RMN multidimensional    - 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. Metodologia: proteínas <15kDa; Atribuição sequencial, padrões característicos; elementos de estrutura secundária, informação desvios químicos. proteínas >15kDa; marcação isotópica 2 H, 13 C, 15 N.

2.3- Crio-Microscopia electrónica Técnicas de reconstrução de imagem  Cristalografia de Electrões

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

Capítulo 3 -Estrutura e Função de Proteínas - Interacções proteína-ligando Complexos de proteínas com ácidos nucleicos- Proteínas que reconhecem o DNA e motivos específicos Metaloproteínas Desenvolvimento de fármacos ("Drug design")

Capítulo 4  -Métodos Complementares em Análise Estrutural

 

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, 2^nd Ed., Academic Press: San Diego, London (2000)
  
• “Biomolecular NMR Spectroscopy”, Evans, J.N.S.,  Oxford University Press (1995)
  

Método de ensino

As aulas (teóricas, práticas e teórico-práticas) são dadas utilizando apresentações em Power-Point com recurso a animação 3D e bases de dados on-line. As aulas teórico-práticas serão dadas em sala de computadores com, dois alunos por máquina. As aulas práticas serão dadas nos laboratórios de Raios-X e de RMN. É disponibilizado o acesso a uma página web contendo a informação relativa ao funcionamento da cadeira. Nesta página são disponibilizados os ficheiros (pdf)  das aulas leccionadas, problemas e exames tipo.

 

 

Método de avaliação

    Dado o carácter aplicado desta disciplina, a avaliação terá três componentes:
•  Exame final escrito (individual)  (50%).     O Exame pode ser substituido por 2 Testes, devendo a nota mínima de cada teste ser superior (ou igual) a 8.0.

•  Parte prática (grupo de dois alunos) (20%)
    A- Avaliação contínua
    B- 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 ou mais artigos científicos.

Cursos

• Bioquímica