46680 - SPETTROSCOPIA DI RISONANZA MAGNETICA BIOMOLECOLARE

Conoscenze e abilità da conseguire

Il principale obiettivo del corso è quello di fornire una descrizione degli aspetti teorici e sperimentali della spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) applicata alla biologia strutturale. In particolare verranno illustrate le basi della teoria NMR e verranno fornite informazioni sulla strumentazione utilizzata, verranno descritti gli esperimenti NMR mono- e multi-dimensionali più moderni e avanzati, e verranno discusse le loro applicazioni per la determinazione della struttura di proteine. Accenni verranno fatti su aspetti importanti quali la dinamica conformazionale delle proteine, il folding, il design di farmaci, e lo studio delle interazioni tra proteine o tra proteine e piccole molecole. Verranno infine svolte sessioni al computer per familiarizzare lo studente con gli aspetti fondamentali della elaborazione e analisi dei dati di NMR mono- e multi-dimensionale.

Contenuti

Lezioni teoriche Introduzione alle applicazioni della spettroscopia NMR nelle scienze biomolecolari. Principi di magnetismo nucleare. Natura fisica del momento angolare di spin nucleare e del momento magnetico ad esso associato. Interazione tra momento magnetico di spin nucleare e campo magnetico esterno. Quantizzazione dell’energia e frequenza di risonanza di Larmor. Livelli energetici e popolazione di Boltzmann. Modello vettoriale della interazione tra nuclei magnetici e la radiazione elettromagnetica. Spettroscopia NMR in onda continua (CW-NMR) e in trasformata di Fourier (FT-NMR). Dettagli sperimentali. Rilassamento nucleare longitudinale e trasversale. Free induction decay (FID) e trasformata di Fourier. I parametri NMR: chemical shift, accoppiamento scalare, accoppiamento dipolare. Costanti di accoppiamento. Effetto NOE. Impulsi singoli e impulsi ripetuti: misura del tempo di rilassamento. Principi di spettroscopia NMR in due dimensioni. Descrizione di esperimenti COSY, NOESY, TOCSY, HSQC, e loro interpretazione. Patterns COSY e TOCSY di aminoacidi: assegnamento di sistemi di spin con esperimenti 1H NMR 1D e 2D omonucleari. Stadi principali della determinazione della struttura di una proteina in soluzione tramite spettroscopia NMR. Screening del campione con NMR. Assegnamento sequenza-specifico con esperimenti NMR omonucleari 2D e 3D (HSQC-NOESY, HSQC-TOCSY). Descrizione dei principi base di esperimenti NMR in tripla risonanza per l’assegnamento dei segnali NMR: HNCA, HN(CO)CA, HNCACB, HN(CO)CACB, HNCO, HN(CA)CO. Uso dei dati NOE per il calcolo della struttura di una proteina in soluzione. Validazione della qualità della struttura. Attività di laboratorio Uso del software MestReC per l’elaborazione e l’analisi di spettri 1H e 13C NMR 1D e 2D (COSY, NOESY, TOCSY, HSQC). Uso del software nmrPipe per l’elaborazione e l’analisi di spettri 2D e 3D di proteine (HNCA, HNCO, NOESY, TOCSY).

Testi/Bibliografia

Cavanagh, Fairbrother, Palmer, Skelton PROTEIN NMR SPECTROSCOPY - Principles and Practice Academic Press

Metodi didattici

Le lezioni si svolgeranno utilizzando proiezioni, guidate da un PC, di diapositive e filmati. Si svolgeranno esercitazioni in aula allo scopo di familiarizzare lo studente con la elaborazione ed analisi di esperimenti NMR mono- e multidimensionali di proteine

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame comprende due prove: scritta e orale. La prova scritta consiste di domande teoriche e problemi numerici da risolvere. Si può accedere alla prova orale anche se la prova scritta non stata superata con sufficienza, ma il risultato della prova scritta verrà in ogni caso considerato per il voto finale. Le prove scritte sono valide solo per la sessione corrente. Non sono previste prove parziali.

Strumenti a supporto della didattica

Il materiale multimediale utilizzato durante le lezioni verrà reso disponibile agli studenti tramite download del materiale stesso dal sito web del docente

Link ad altre eventuali informazioni

http://bioinorg.agrsci.unibo.it

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Stefano Luciano Ciurli