Proteómica y estructura de proteínas

Conocer las técnicas de análisis de proteínas a nivel molecular, en particular las relacionadas con su identificación (proteómica) y con la determinación de su estructura tridimensional (cristalografía de rayos X y espectroscopía de RMN). Se destacará el gran potencial de estas técnicas en el campo de la biomedicina, presentándose ejemplos de aplicaciones. El objetivo fundamental de la materia es que el alumnado se convierta en “usuario inteligente” de estas técnicas, es decir, que sepan qué tipo de cuestiones se pueden resolver con ellas en el contexto de la investigación biomédica.

PRIMERA PARTE: PROTEÓMICA

Clases expositivas (4.5 horas)

-Tema 1. Introducción a la Proteómica. Definición de Proteoma y Proteómica. Objetivos de la Proteómica. Conceptos. Aplicaciones. 1 hora.

-Tema 2. Diseño experimental. Factores importantes a tener en cuenta antes de iniciar un estudio proteómico. Fase preanalítica: tipos de muestras, complejidad, rango dinámico, adecuación, variabilidad biológica y factores fisiológicos, patológicos e iatrogénicos que le afectan, variabilidad técnica y fraccionamiento/pre-fraccionamiento. Fase analítica. Fase postanalítica. Tipos de errores. 3.5 horas.

Seminarios (10 horas): Aproximaciones metodológicas en Proteómica y cuestiones prácticas.

-Seminario 1 (2h). Estrategias proteómicas basadas en geles (técnicas proteómicas clásicas). Electroforesis. Fundamento y tipos. Electroforesis bidimensional. Primera dimensión: Isoelectroenfoque. Segunda dimensión: SDS-PAGE. Aplicaciones. Problemas. Métodos de teñido. Visualización de modificaciones postraduccionales. Análisis de imagen. Bases de datos.

-Seminario 2 (8h). Estrategias proteómicas no basadas en geles (técnicas proteómicas más modernas). Cromatografía bidimensional (MudPit, “shot gun proteomics”). La espectrometría de masas (MS) como técnica clave para la investigación proteómica. Principios básicos de la MS. Métodos de ionización. Analizadores de masa y espectrómetros de masa. Análisis e interpretación de datos de MS y proteómicos. Análisis de datos de MS/Huella peptídica (PMF). Análisis de datos de MS/MS. Cuantificación. Ejercicios prácticos que consistirán en la identificación y caracterización de proteínas mediante MS (PMF) y MS/MS (PFF).

SEGUNDA PARTE: ESTRUCTURA DE PROTEÍNAS

Clases expositivas (4.5 horas): Técnicas de determinación estructural de proteínas.

-Tema 3. Estructura tridimensional de las proteínas. Generalidades. Expresión y purificación de proteínas para determinación estructural. 0.5 horas.

-Tema 4. Determinación estructural mediante cristalografía de rayos X. Cristalización. Difracción. Resolución de estructuras. 2 horas.

-Tema 5. Determinación estructural mediante resonancia magnética nuclear (RMN). Espectros de RMN. Marcaje isotópico. Interpretación de espectros y cálculo de estructuras. Estudio de interacciones proteína/proteína y proteína/ligando. 2 horas

Seminarios (2 horas): discusión de artículos de investigación y protocolos experimentales.

Bibliografía básica
Corrales, F., Calvete, J.J. eds., 2014. Manual de proteómica. Valencia: Sociedad Española de Proteómica.
Issaq, H.J. e Veenstra, T.D. eds., 2020. Proteomic and metabolomic approaches to biomarker discovery. 2nd ed. [en liña] San Diego: Academic Press. Dispoñible en https://biblioteca-usc.gal/
Lovrik, J., 2011. Introducting Proteomics: from concepts to sample separation, mass spectrometry and data analysis. 1st ed. Hoboken: Wiley-Blackwell.
Liebler, D.C., 2002. Introduction to proteomics: tools for the new biology. 1st ed. Totowa: Humana Press
Veenstra, T.D. e Iates, J.R. eds., 2019. Proteomics for biological discovery. 2nd ed. Hoboken: Wiley-Blackwell.
Cavanagh, J., Fairbrother, W.J., Palmer III, A.G., Skelton, N.J., Rance, M. 2006. Protein NMR spectroscopy: principles and practice. 2nd ed. Amsterdam; Boston: Academic Press.
Rhodes, G. 2006. Crystallography made crystal clear: a guide for users of macromolecular models. 3rd ed. Amsterdam; Boston: Elsevier/Academic Press.

Bibliografía complementaria
Expasy: http://www.expasy.org
Human Proteome Map: http://www.humanproteomemap.org/
ProteomicsDB: http://www.proteomicsdb.org/
A. Wlodawer, W. Minor, Z. Dauter, M. Jaskolski. “Protein crystallography for non-crystallographers, or how to get the best (but not more) from published macromolecular structures.” FEBS Journal 2007, 275, 1–21.
A. H. Kwan, M. Mobli, P. R. Gooley, G. F. King, J. P. Mackay. “Macromolecular NMR spectroscopy for the non-spectroscopist.” FEBS Journal 2011, 278, 687–703.

BÁSICAS Y GENERALES.
CG1 - Saber aplicar las técnicas adecuadas para la resolución de un problema concreto de Biomedicina, y poder llevar a cabo un proyecto de investigación en la materia bajo supervisión, no sólo en los temas cubiertos por las asignaturas, sino en contextos más amplios o incluso multidisciplinares.
CG2 - Poder emitir juicios sobre hipótesis, propuestas experimentales o experimentos ya realizados del campo de la investigación biomédica, tanto sobre la validez científica como sobre aspectos éticos y sociales de lo enjuiciado.
CG3 - Ser capaz de trabajar en equipo en un ambiente multidisciplinar para conseguir objetivos comunes desde perspectivas diferenciadas.
CG4 - Ser capaz de comunicar sus propuestas, experimentos, resultados, conclusiones y críticas tanto ante públicos especializados como no especializados.
CG5 - Poseer las habilidades de aprendizaje necesarias para mantenerse al día en el campo de la investigación biomédica y sus técnicas de forma autónoma.

TRANSVERSALES
T01 - Resolución de problemas
T02 - Técnicas de aprendizaje autónomo
T03 - Razonamiento crítico
T04 - Dominio de idiomas extranjeros

ESPECÍFICAS
CE2 - Conocer la anatomía del genoma, la información obtenida por el proyecto genoma humano, la distribución de alelos en las poblaciones humanas y las técnicas usadas para estudiar el genoma
CE3 - Desarrollar la habilidad de entender las alteraciones e identificar posibles puntos de intervención terapéutica de cualquier enfermedad que se pueda encontrar como objeto de estudio en su carrera profesional
CE5 - Ser capaz de diseñar experimentos en el campo de la Biomedicina, aplicando las técnicas adecuadas para responder a la pregunta pertinente.
CE6 - Desarrollar habilidad práctica en el laboratorio de Biomedicina. Ser capaz de seguir un protocolo experimental de forma autónoma.

Clases teóricas (expositivas).
El profesorado explicará los contenidos de la materia, incluyendo pautas para el uso de la bibliografía y para resolver problemas. El material didáctico estará a disposición del alumnado en el campus virtual.

Seminarios.
La asistencia es obligatoria. Se resolverán aplicaciones de la teoría y se pondrán ejemplos con herramientas de bioinformática. Estas clases se desarrollarán bien en el aula de informática o bien con los ordenadores de los estudiantes. En las clases interactivas también se discutirán artículos de investigación. En todos los casos será fundamental la participación del alumnado.

Tutorías.
En caso de encontrar dificultades, los alumnos podrán consultar al profesorado en las tutorías.

Prueba final.
Será obligatoria y podría ser presencial.

Trabajo autónomo del estudiante.
Ejercicios propuestos en clase que deberán ser resueltos de manera individual y entregadas en plazo por todos los alumnos (actividad obligatoria y evaluable). El seguimiento de estas actividades de evaluación continua se hará mediante la entrega periódica, los seminarios y las tutorías.

Campus Virtual (Moodle). Se mantendrá activa un aula virtual en la que el profesorado publicará los materiales didácticos, cuestionarios on line, anuncios, etc. También se empleará para la entrega de tareas de los alumnos, así como para la realización de pruebas de evaluación continua y final en su caso.

Plataforma Microsoft TEAMS. Se empleará en tutorías si fuera necesario, y en general para comunicaciones de voz y vídeo entre los estudiantes y el profesorado.

Criterio general.
La evaluación será igual para todos los alumnos en las dos oportunidades. La calificación final será el promedio ponderado entre la evaluación continua y la prueba final, con los siguientes valores: 40% continua y 60% prueba final.

Criterios específicos de la evaluación.
EVALUACIÓN CONTINUA (40% de la nota). La evaluación continua tendrá en cuenta la asistencia y participación en las clases, así como la entrega y/o presentación de trabajos individuales y de grupo. Competencias evaluadas: todas.
PRUEBA FINAL (60% de la nota). La prueba final cubrirá todos los aspectos relacionados con los contenidos de la materia. La nota de evaluación continua solamente será sumada a la de la prueba final si se supera un 40% de la nota máxima correspondiente a dicha prueba. Competencias evaluadas: todas.

Horas presenciales: 26 h
Horas de trabajo autónomo: 24 h x 2 (factor de trabajo alumnado) = 48 h
Total: 72 h

Se recomienda la asistencia y participación en clase, así como el estudio de la materia de manera continuada y el uso del material bibliográfico.

Es aconsejable que el alumnado tenga conocimientos previos de Bioquímica y Química.

IMPORTANTE: Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas será de aplicación lo recogido en la "Normativa de evaluación del rendimiento académico de los estudiantes y de revisión de calificaciones".

Queda terminantemente prohibida la distribución, por cualquier medio y sin consentimiento de los profesores, de cualquier material docente, haya sido proporcionado por el aula virtual o por otros medios.