Estrutura e Função de Proteínas

Código:

L.BIO047

Sigla:

EFP

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Bioengenharia Molecular

Ocorrência: 2023/2024 - 2S (de 05-02-2024 a 24-05-2024)

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Biologia Molecular
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Bioengenharia

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L.BIO	29	Plano Oficial do ano letivo	3	-	6	39	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

O estudante deverá adquirir conhecimentos avançados na área da Estrutura e Função de Proteínas.

O estudante deverá adquirir competências necessárias para analisar e estudar problemas relacionados com a estrutura das proteínas e com as principais etapas do seu processamento, em particular folding, modificações pós-tradução, direccionamento (targeting) e transporte, secreção e degradação das proteínas a nível celular. O estudante deve ainda adquirir conhecimentos sobre as técnicas mais comuns para estudo desta problemática.

Resultados de aprendizagem e competências

Pretende-se dotar o aluno das competências necessárias para a análise e resolução de problemas biológicos centrados nas relações entre a estrutura e função de proteínas. Estas relações serão enfatizadas utilizando como exemplos proteínas envolvidas em vias/processos centrais da biologia humana, na saúde e na doença e em biotecnologia.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

NA

Programa

PROGRAMA

A. Estudos de estrutura e função de proteínas in vitro  e in silico

1.  Caracterização da estrutura de proteínas. Da estrutura primária à estrutura quaternária. Análise da estrutura primária in silico (programas e objetivos) - domínios estruturais de interação com outras proteínas.

2. Energia e cinética de folding (estabilidade de proteínas). Interações que contribuem para a estrutura. Motivos, domínios, arquitetura modular. Proteínas solúveis e proteínas de membrana.

3. Técnicas comuns de análise de proteínas: Eletroforeses, focagem isoelétrica. Métodos de deteção de proteínas em gel. Western-blotting. Anticorpos policlonais (como se produzem e como se usam).

4. Identificação de complexos proteicos estáveis: - o raio de stokes, o coeficiente de sedimentação e o método de Siegel & Monty; co-imunoprecipitações. Métodos para identificação de interações transientes: - sistema yeast 2-hybrid ;"Pull-down assays".

5. Estrutura/função de enzimas com potencial em bio-remediação. Toxicidade do glifosato, biossíntese e enzimas envolvidas no processo. Caracterização da enzima responsável pelo 1º passo da degradação do molinato, mutações e técnicas de imobilização na implementação de processos de bioremediação.

B. O ciclo de vida das proteínas na célula: i)Síntese e folding, ii) modificação, iii) direcionamento, iv)  transporte e  v) degradação.

1. Folding de proteínas e proteostasia - sistemas de controlo de qualidade (PQC). Folding assistido no RE vs Degradação assistida no RE (ERAD).  Resposta a proteínas malconformadas (UPR), resposta a choque térmico (HSR), sistema ubiquitina-proteassoma (UPS),  Formação de complexos proteicos. Folding assistido por chaperones (HSP70-like, HSP90-like, Hsp40, calreticulin/calnexin).

2. Modificações pós-tradução de proteínas (PTMs): ligações dissulfureto; glicosilação N-linked; oxidorredutases (PDI ou ERp57); oligossacriltransferases (OST); adição de âncoras GPI (glicosilfosfatidilinositol).

3. Direcionamento intracelular das proteínas: sequências sinal, recetores específicos de organelo e fatores solúveis de direcionamento. A SRP (signal recognition particle), o receptor da SRP (SR), o complexo Sec61 e a peptidase de sinal. Canais de translocação mediadores de transporte através de membrana ou de ancoramento na membrana do RE.

4. Transporte vesicular. Secreção de proteínas. Estrutura e função de nanomáquinas: as ATPases da família AAA (ATPases associated with diverse cellular activities) como exemplo.

5. Autofagia. Proteínas e complexos envolvidos em autofagia. Autofagia seletiva e recetores. Biogénese do autofagossoma. Técnicas usadas para estudo de autofagia.

6. Proteínas intrinsecamente desordenadas (Intrinsically Disordered Proteins/Regions (IDP/IDRs).

C. Doenças associadas a agregação de proteínas

1. Doenças associadas a misfolding de proteínas: -doenças neurodegenerativas de agregação de proteínas e amiloidoses.  Alguns exemplos: Doença de Parkinson (PD), Doença de Huntington e Ataxias espinocerebelares, Doença de Alzheimer.
Modeladores da formação de amiloide.

2. Amiloidoses de transtirretina (TTR).  Características genéticas e fenotípicas. Estrutura e função da TTR. Mecanismos moleculares e celulares da doença e biomarcadores. Determinação de alvos terapêuticos: i) Estabilizadores da estrutura tetramérica da TTR. Avaliação do seu potencial terapêutico in vitro e in vivo em modelos animais. ii) Proteólise da TTR – modelação da atividade proteolítica de protéases de serina. Estudo do efeito de diferentes abordagens terapêuticas por avaliação de biomarcadores associados à doença, marcadores de: stress do retículo, stress oxidativo, apoptose, matriz extracelular.

3.Doença de Alzheimer (DA) I. Caracterização clínica II. As alterações no cérebro e o avanço da DA III. Lesões histopatológicas na DA – placas senis e tranças neurofibrilares IV. Heterogeneidade genética na DA V. Impacto das isoformas ApoE na DA – relação entre a estrutura e função VI. O processamento da proteina precursora de amilóide (APP) e a produção do péptido ABeta - via amiloidogénica e via não-amiloidogénica I. Péptidos e isoformas do péptido ABeta resultantes do processamento do APP II. Efeitos das mutações no processamento do APP e na formação de ABeta VII. Vias e processos celulares afetados pelo péptido ABeta VIII. Mecanismos de eliminação do péptido ABeta I. A barreira hematoencefálica e a eliminação do péptido ABeta II. Disfunção da barreira hematoencefálica na DA III. Angiogénese patológica na DA – alterações estruturais.

4. Modelos para o estudo de doenças neurodegenerativas I. Propósitos dos modelos animais; tipos de modelos; Vantagens e limitações II. Modelos sugeridos para Doença de Alzheimer, Parkinson, ALS e doença de Huntigton e PAF: I. Modelos em roedores, genéticos e não-genéticos II. Modelos celulares, genéticos e não-genéticos III. Modelos em Caenorhabditis elegans IV. Modelos em Drosophila melanogaster V. Modelos in vitro da barreira hematoencefálica

Bibliografia Obrigatória

Bruce Alberts; Molecular biology of the cell. ISBN: 978-0-8153-4464-3

Observações Bibliográficas

All of the topics addressed in this course have a very specific bibliography (scientific papers). All the papers studied in this course will be provided to the student through the Sigarra interface.

Any recent textbook on Molecular and Cellular Biology may also be used with the purpose of helping the student acquiring a general perspective on a given topic.

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Atendendo a que o objetivo principal da unidade curricular (UC) consiste na aprendizagem de conceitos específicos da área científica da UC, a metodologia utilizada estará centrada na exposição teórica dos conceitos acompanhada pela resolução de exemplos e de pequenas demonstrações, providenciando que os estudantes interiorizem e percebam os fenómenos físicos, químicos e biológicos envolvidos na execução de um conjunto de trabalhos, enquanto se estimula o espírito crítico, a investigação e a dinâmica de grupo. No processo formativo, o estudante participará em aulas expositivas e realizará trabalhos em grupo (3-4 estudantes) que apresentam oralmente, com apoio audiovisual. Estas apresentações orais (seminários) baseiam-se na análise crítica e discussão de artigos científicos de revistas internacionais, previamente selecionados.

Palavras Chave

Ciências Naturais > Ciências biológicas > Biologia > Biologia molecular
Ciências Naturais > Ciências biológicas > Biologia > Biologia estrutural
Ciências Naturais > Ciências biológicas > Biologia > Biologia celular

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	75,00
Apresentação/discussão de um trabalho científico	25,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Apresentação/discussão de um trabalho científico	1,00
Estudo autónomo	119,00
Frequência das aulas	42,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

De acordo com o regulamento da UP

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação da UC de Estrutura e Função de Proteínas tem duas componentes:

- prestação em exame final escrito (15 valores da nota final). A nota mínima nesta componente é de 9,5 valores em 20.

- prestação na apresentação/discussão de um artigo científico (5 valores da nota final)