Strukturna in računalniška biologija

Beljakovine so bistvene sestavine vseh živih celic. Določitev njihovih struktur na molekularni ravni nam daje boljšo sliko o tem, kako delujejo v fizioloških in patoloških stanjih. Kombinacija strukturnih in funkcionalnih študij
je najboljša pot do razumevanja molekularne osnove biološkega delovanja. Računalniška biologija je tudi bistvena za integracijo različnih orodij in heterogenih podatkov v celovit prostorski in časovni opis bioloških procesov. Predmet bo analiziral osnovne vidike strukturne in računalniške biologije.

/

Osnove molekulskih struktur: proteini, DNA, sladkorji.
• Osnove strukturne bioinformatike: poravnave zaporedja /strukture, iskanje motivov, napoved domene (npr. alfafold). Protein Data Bank
• Osnove sinteze proteinov: kloniranje, izražanje v produkcijskih celicah in čiščenje.
• Osnove določanja proteinske strukture: rentgenska kristalografija, SAXS, NMR, CD, MD, cryo-EM.
• Strukturna osnova podvajanja DNA, popravljalni mehanizmi in staranje DNA.
• Strukturne osnove imunosti: protitelesa, interakcije protitelo/antigen, inflamasom.
• Strukturne osnove virusne okužbe: cryo-EM struktura virusov, virusni proteini.

Predmet se osredotoča na prispevek strukturne in računalniške biologije k razumevanju osnovnih molekularnih procesov. Študenti se bodo naučili, katere so glavne eksperimentalne in računalniške tehnike, ki se uporabljajo za pridobitev molekularne strukture tako s teoretičnega (predavanja) kot s praktičnega vidika (vaje). Da bi spodbudili njihovo zanimanje, bomo pregledali strukturno osnovo glavnih celičnih procesov in o njej razpravljali v okviru t.i. Journal Clubs.

Pisni izpit - 30%
Zaključni seminar - 70%

Matteo De March je docent za področje molekularne biologije in biokemije na Univerzi v Novi Gorici. Njegovo glavno raziskovalno področje je proučevanje strukture in funkcije biomedicinsko pomembnih proteinov, kot so kromatinski proteini kritični za ohranjanje genoma, ter kompleksi protitelo-receptor v imunskih in protivirusnih procesih.
1. C-terminal domain of the human zinc transporter hznt8 is structurally indistinguishable from its disease risk variant (R325W). Ullah, R., Shehzad, A., Shah, M.A., ...Rahman, M., McPherson, M.J. International Journal of Molecular Sciences, 2020, 21(3), 926.
2. P15PAF binding to PCNA modulates the DNA sliding surface. De March, M., Barrera-Vilarmau, S., Crespan, E., ...Blanco, F.J., De Biasio, A. Nucleic Acids Research, 2018, 46(18), pp. 9816–9828.
3. The permeation mechanism of organic cations through a CNG mimic channel. Napolitano, L.M.R., Marchesi,
A., Rodriguez, A., ...Laio, A., Torre, V. PLoS Computational Biology, 2018, 14(8), e1006295.
4. The human RecQ4 helicase contains a functional RecQ C-terminal region (RQC) that is essential for activity. Mojumdar, A., De March, M., Marino, F., Onesti, S. Journal of Biological Chemistry, 2017, 292(10), pp. 4176–4184.
5. Structural basis of human PCNA sliding on DNA. De March, M., Merino, N., Barrera-Vilarmau, S., ...Blanco, F.J., De Biasio, A. Nature Communications, 2017, 8, 13935.