Universidad Pública de Navarra - Nafarroako Univertsitate Publikoa

CG5. Aplicar los conocimientos moleculares, celulares, fisiológicos y de bioingeniería, así como dominar sus principales técnicas asociadas, para diseñar procesos biotecnológicos para el uso y explotación de organismos, células o biomoléculas con el fin de obtener bienes y servicios. 

CG6. Integrar los principios éticos y las normas legislativas en el marco de la manipulación de los sistemas biológicos y comprender la legislación que regula la propiedad intelectual en el ámbito del conocimiento y la aplicación de la biotecnología. 

CE6. Dominar las bases moleculares, celulares, fisiológicas, genéticas y de herencia génica que determinan la organización, funcionamiento e integración de los seres vivos y su interacción con el medio natural. 

CE8. Dominar fundamentos moleculares, herramientas, métodos y técnicas instrumentales de purificación, cuantificación y caracterización de las biomoléculas para aislar, diseñar, construir, modificar, clonar, expresar y detectar proteínas y ácidos nucleicos.

RA5. Comprender las bases y métodos para diseñar proteínas, modificarlas y optimizar sus propiedades. 

RA6. Conocer y aplicar los métodos de expresión, producción, purificación y análisis de proteínas recombinantes. 

RA7. Analizar las aplicaciones de la ingeniería de proteínas en medicina, industria e investigación.

Tema 1. Estructura molecular e interacciones intermoleculares de las proteínas. Geometria molecular, superficies moleculares, densidad electrónica, vibración, torsión y conformación, elementos y operaciones de simetría, interacciones intermoleculares, propiedades y escalas de aminoácidos. 

Tema 2. Estructura de proteínas. Plano peptídico, diedros y rotámeros, identificación y predicción de estructura secundaria, estructura terciaria, motivos y dominios, clasificación estructural y universo de proteínas, estructura cuaternaria y simetría, construcción computacional de estructura cuaternaria. 

Tema 3. Determinación experimental de estructuras de proteínas. Cristalografía de rayos X, espectroscopía RMN, microscopía crioelectrónica, protein Databank. 

Tema 4. El plegamiento de proteínas. Principios de plegamiento de proteínas solubles y de membrana; el glóbulo fundido como intermediario; flexibilidad estabilidad y desnaturalización; cambios conformacionales; plegamiento asistido por disulfuro isomerasas, peptidil prolil isomerasas y chaperonas. 

Tema 5. Modificaciones post-traduccionales de las proteínas. Miristoilación, palmitoilación, glicosilación, metilación, acetilación, formilación,sulfatación, nitrosilación,oxidación, hidroxilación, carboxilación, ubiquitinación, sumoilación fosforilación. Recursos bioinformáticos disponibles y su caracterización por espectrometría de masas en tándem. 

Tema 6. Interacciones proteína-proteína inducibles. Señalización. Señalización. Herramientas de predicción de interacción y herramientas bioinformáticas de PPIs. 

Tema 7. Proteolísis limitada y edición de proteínas

Tema 8. Métodos de mutagénesis in vivo e in vitro. Cambios en la estabilidad, actividad, regulación y especificidad. Minimización de proteínas. Diseño de proteínas de novo. Evolución acelerada de proteínas. 

Tema 9. Sistemas de expresión de proteínas 

Tema 10. Reactivos para la formación de bioconjugados. Modificación de anticuerpos: conjugación de enzimas, toxinas, y fluoróforos, el sistema avidina-biotina, unión a oro coloidal. Modificación con polímeros sintéticos. Inmovilización de proteínas.

Práctica 1. Métodos computacionales: a lo largo de la asignatura se propondrán y resolverán problemas y casos  prácticos de predicción estructural y diseño que tendrán que ser resueltos con ayuda del ordenador y del software específico en cada caso. Acceso, búsqueda y adquisición de datos estructurales de distintas bases de datos ( Brookhaven Protein Data Bank...) Búsqueda y adquisición de documentación y software específico sobre temas definidos. 

Práctica 2. Infografía y cartografía molecular de proteínas (RASMOL¿.)  Funciones básicas del programa y lenguaje de comandos. Identificación de estructuras y elementos secundarios. Localización de dominios y motivos estructurales. Confección de "scripts" sencillos de tareas combinadas. Tratamiento y conversión de imágenes y comunicación con otros programas. 

Práctica 3. Predicción estructural y análisis de homología: comparación de resultados entre diferentes algoritmos y programas (ProGraph, Multalin, ClustalV, Sybyl, Insight II, otros). Obtención de perfiles hidrofóbicos. Identificación de proteínas integrales de membrana y predicción de su topología básica. Diseño de secuencias transmembrana. Análisis de la estructura secundaria de proteínas modelo. Predicción y diseño de elementos secundarios. 

Práctica 4. Rastreo de bases de datos secuenciales a través de Internet. FASTA, TFASTA, BLAST, BLITZ. Identificación de secuencias relacionadas con una secuencia problema. Alineamiento múltiple de una familia de secuencias. Comparación de diferentes algoritmos y elaboración del árbol filogenético. Análisis de homología estructural entre secuencias. 

Práctica 5. Proteólisis de proteínas.

Práctica 6. Expresión de una proteína en E. coli. Control de la expresión y efecto de los promotores empleados.  

Práctica 7. Mutagénesis dirigida por oligonucleótidos. Análisis de proteínas recombinantes. 

Práctica 8. Plataforma de Proteómica (visita al laboratorio: HPLC-LC-MS/MS)

Protein Engineering. Ed. Caroline Köhrer, Uttam L. RajBhandary.  Berlin, Heidelberg : Springer Berlin Heidelberg, 2009. 

Proteins: structure and function.  David Whitford. Chichester (England).  John Wiley & Sons, 2005. 

Proteins : biochemistry and biotechnology. Gary Walsh. Chichester (England) [etc.] : John Wiley & Sons, 2002. 

Membrane proteins : engineering, purification and crystallization. Ed. Arun K. Shukla. Waltham.  Academic Press, 2015. 

Protein Modificomics : From Modifications to Clinical Perspectives. Ed Tanveer Ali Dar, Laishram Rajendrakumar Singh. 2019 

Protein Folding : An Introduction. Cláudio M. Gomes, Patrícia F.N. Faísca. Cham : Springer International Publishing, 2019. 

Protein Therapeutics. Ed Zuben E. Sauna, Chava Kimchi-Sarfaty. Cham : Springer International Publishing : Imprint: Springer, 2017. 

Protein Engineering Techniques Gateways to Synthetic Protein Universe.  Krishna Mohan Poluri, Khushboo Gulati. Singapore : Springer Singapore, 2017.

Protein Structure and modeling. Natalya Kurochkina. Springer Nature Singapore.2019.

Aulario y laboratorios e instalaciones de la ETSIAB (edificios Los Olivos y El Sario). Campus Arrosadía. Instituto Mutilva. Facultad de Ciencias de la Salud. Navarrabiomed. 

Los lugares concretos donde se desarrollan cada una de las actividades se publicarán al dar comienzo la asignatura.