DEPARTAMENTO DE FISIOLOGÍA, ANATOMÍA Y BIOLOGÍA CELULAR

Transcripción

1 Programa de la Asignatura: Proteómica Licenciatura: Biotecnología Curso: 5º Tipo de asignatura: Troncal Créditos: 4.5 Curso Académico: 2008/09 Áreas: Biología Celular y Microbiología Profesores: Guillermo López Lluch (Teoría) Belén Floriano Pardal (Prácticas) DEPARTAMENTO DE FISIOLOGÍA, ANATOMÍA Y BIOLOGÍA CELULAR y de BIOLOGÍA MOLECULARÇ E INGENIERÍA BIOQUÍMICA

2 Licenciatura de Biotecnología Asignatura: PROTEÓMICA (TRONCAL, 3T+1,5P) Objetivo de la asignatura: La asignatura se centra en el profundo estudio de las proteínas mediante el uso de la tecnología que ha dado paso a una nueva rama conocida como Proteómica. Esta rama tecnológica puede considerarse como multidisciplinar ya que supone el uso y manejo de técnicas relacionadas con la Biología celular, Bioquímica, Genética, Física y Química. De gran interés en diversas ramas de la ciencia: Medicina, Biología, Microbiología, Química, etc..., su expansión en los últimos años ha sido intensa y se ha convertido en motivo de estudio especializado con especial relevancia para la Biotecnología. El presente curso pretende introducir las diversas tecnologías relacionadas con el estudio de las proteínas e igualmente las distintas posibilidades que la proteómica permite. Se pretende, como fin último, que el alumno conozca las diferentes técnicas necesarias y esté capacitado para abordar cualquier estudio que esté relacionado con la Proteómica. Evaluación: Se evaluará mediante un sistema mixto consistente en un examen final centrado en la parte teórica más la evaluación de una serie de trabajos realizados durante el curso y otro examen independiente centrado en la parte práctica de la asignatura. Los exámenes tratarán sobre temas conceptuales y sobre temas prácticos mediante cuestiones razonadas. Respecto de la parte teórica, el examen supondrá un 60% de la evaluación de esta parte teórica mientras que el restante 40% se obtendrá a partir de la evaluación de los trabajos realizados durante el curso. La parte teórica de la asignatura supondrá 2/3 de la evaluación final mientras que el restante 1/3 se obtendrá a partir del examen práctico de la asignatura. Ya que la asistencia a las prácticas es obligatoria, la ausencia injustificada supondrá dos puntos menos en el examen práctico. PROGRAMA TEÓRICO 1. Introducción a la proteómica. Genómica y proteómica. Flujo de información: DNA-RNA-Proteína. Estrategias de obtención de proteínas. Factores relevantes en la obtención de proteínas. Factores intrínsecos a la proteína (propiedades físico-químicas, niveles de expresión, localización en la célula,...). Factores extrínsecos a la proteína (organismo de partida utilizado, utilización de homogenado total vs. fracción enriquecida del orgánulo donde se encuentre mayoritariamente la proteína,...). Factores de productividad (rendimiento vs. enriquecimiento) según el destino final de la proteína purificada (producción de anticuerpos, análisis de su expresión, obtención industrial,...). 2. Preparación de la muestra para estudios proteómicos. Métodos de rotura y homogenización. Proteómica de orgánulos: subfraccionamiento celular. Solubilización de proteínas de membrana: Características generales

3 de los detergentes y elección del más adecuado. Extracción fraccionada en membranas. 3. Métodos cromatográficos aplicados a proteómica. Principios generales de la cromatografía aplicada a proteínas. Fundamentos y tipos de cromatografía líquida: de exclusión molecular, de intercambio iónico, de partición o reparto, de interacción hidrofóbica. 4. Otras técnicas de separación/purificación de proteínas. Cutting-Edged Technologies (modificable según año introduciendo las técnicas más avanzadas). 5. Principios básicos en la electroforesis de proteínas. Electroforesis SDS- PAGE, Nativa o no desnaturalizante (BN). Isoelectroenfoque (IEF), 2Delectroforesis (IEF/SDS-PAGE, BN/SDS-PAGE). Electroforesis diagonal en gel. NEPHGE: Non-equilibrium ph gel electrophoresis. Aplicaciones y usos más frecuentes de las diferentes electroforesis. Técnicas de tinción de geles aplicables a proteómica. DiGE (Difference Gel Electrophoresis), Electrotroforesis capilar. Nanotecnología aplicada a proteómica: microchips y microarrays de proteínas. 6. Identificación de proteínas. Secuenciación de péptidos. Espectrometría de masas. FingerPrinting, secuenciación de novo. Nanoelectroespray. Sistemas automatizados: cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas: CL-MS. Proteína diferencial y cuantitativa sin geles: SICAC e ICAT. 7. Análisis de modificaciones post-traduccionales. Determinación de modificaciones postraduccionales por técnicas de proteómica: fosforilación, glicosilación, metilación, estado de oxidoreducción, etc... Estado de fosforilación de proteínas: el fosfoproteoma. Mapeo de fosfopéptidos. Estudio de los residuos glucídicos en proteínas. Estado de óxido-reducción de proteínas: puentes disulfuro, carboniliación, etc... Presencia de aminoácidos infrecuentes (selenocisteína, hidroxiprolina, hidroxilisina,...). Otras modificaciones post-traduccionales (metilación, acetilación, sulfatación, tiolización,...). 8. El Interactoma Proteínas que establecen interacciones entre sí. Identificación y purificación de proteínas que interaccionan entre sí. Sistema del Doble Híbrido en levaduras (Two-Hybrid). Phage Display. Cross-linking de proteínas Tipos. Co-Inmunoprecipitación. TAP (Tandem Affinity Purification). West-western. Sistemas complementarios para la identificación/validación de interacciones proteicas (BRET, FRET, FRAP,...). Ventajas e inconvenientes de cada sistema. 9. Aplicaciones de las estudios proteómicos. La proteómica en la industria farmacológica. Uso clínico de la proteómica. Control de calidad y uso veterinario. Otros usos de la proteómica.

4 PROGRAMA DE PRÁCTICAS Objetivo Se tratará de familiarizar al alumnado con las técnicas proteómicas básicas mediante el análisis del proteoma bacteriano en diferentes condiciones de cultivo. Durante el desarrollo del programa práctico el alumnado conocerá las técnicas de rotura celular y preparación de muestras proteicas para su análisis mediante electroforesis bidimensional. Se compararán las diferentes técnicas de detección de las spots resueltas y se darán nociones básicas para la utilización de paquetes informáticos de análisis de geles bidimensionales dependiendo de la técnica de detección utilizada. Se completará el programa con las técnicas de identificación de spots y las bases de datos de utilidad en Proteómica. La asistencia a las prácticas será obligatoria y la ausencia injustificada supondrá una reducción de puntos en la calificación final de la parte práctica. TUTORÍAS Los alumnos podrán consultar dudas y comentar problemas con el profesor en su despacho del edificio 24B o del CABD previa cita. Por WebCT se podrán realizar todas las consultas, tutorias y discusiones que sean precisas. FICHAS. Todos los alumnos están obligados para cumplimentar la ficha de la asignatura. Este requisito es imprescindible para participar en las clases prácticas.

5 Bibliografía. MANUALES Autor/es Título Editorial Año pub. 1 Simpson, Richard J. Proteins and proteomics: a laboratory manual Cold spring harbor Simpson, Richard J Purifying proteins for proteomics: a laboratory manual Cold spring harbor Rehm, Hubert Protein biochemistry and proteomics Elsevier 2006 MONOGRAFÍAS Autor/es Título Editorial Año pub. 1 Bioxham Proteomics Scion Publishing Walsh, Gary Proteins: biochemistry and biotechnology Walker, John M. The proteomics protocols handbook Humana Press Westermeier, Reiner, Naven, Tom Proteomics in practice: a laboratory manual of proteome análisis Twyman, Richard M. T Principles of proteomics BIOS Scientific Gary B. Smejkal, Alexander Lazarev Separation methods in proteomics CRC Press Hamdan, Mahmoud Proteomics today: a protein assessment and biomarkers using mass spectrometry, 2D electrophoresis and microarray technology John Wiley and Sons 2005

6 8 Winheim Clinical proteomics: from diagnosis to therapy Wiley-VCH Amsterdam Proteome characterization and proteomics Academic press Hoboken Redox proteomics: from protein modifications to cellular dysfunction and Wiley Interscience 2006 diseases 11 Totowa Proteomics of human bodyfluids: principles, methods and applications Humana Press 2007 REVISTAS ELECTRÓNICAS Y MEDIOS DIGITALES Título Editorial Proteins and proteomics Proteoma Proteomics Protein structure, function and genetics Biochimica et biophysica acta: proteins and proteomics Proteomics weekly Toxicogenomics and proteomics Genomics and proteomics: functional and computational aspects Genomics, proteomics, and vaccines Proteomics Proteomics: from protein sequence to function Genomics and proteomics Electrophoresis: Elsevier NewsRx IOS press Kluwer academic/plenum publishers Wiley Interscience Kluwer Academic Publishers BIOS National Academies press Wiley Interscience PÁGINAS WEB. Diversas publicaciones on line con acceso desde la UPO relacionadas con la Proteómica. PubMed: Expasy: Google escolar: