Proteòmica

Objectius

L'estudi de les proteïnes, la seva funció i les interaccions que s'estableixen entre elles i la resta de components biològics són al cor del funcionament de les cèl·lules i dels organismes. Modernament s'està considerant tot el conjunt com un sistema anomenat proteoma. Els avenços en la comprensió d'aquests fenòmens han donat lloc a una nova disciplina, la proteòmica. Es tracta, doncs, d'una disciplina amb un enfocament sistèmic per a la comprensió de la qual es proposen tres elements bàsics:

1. El coneixement de les tècniques instrumentals directament implicades en l'obtenció d'informació sobre el proteoma.
2. El coneixement de les aproximacions no instrumentals implicades en l'obtenció d'informació sobre el proteoma.
3. L'anàlisi de les aplicacions més rellevants en aquest àmbit.

Resultats d'aprenentatge

1. Comprèn i utilitza les principals bases de dades biològiques relacionades amb la genòmica i la proteòmica.
2. Coneix i aplica les principals tècniques instrumentals i no instrumentals per a l'estudi del proteoma.
3. Analitza correctament els resultats obtinguts amb aproximacions proteòmiques.
4. Elabora informes i documents escrits (principalment de caràcter tècnic) amb correcció ortogràfica i gramatical en català, espanyol i anglès.
5. Comunica a tot tipus d'audiència (especialitzada o no) de manera clara i precisa coneixements, metodologia, idees, problemes i solucions.
6. Comprèn missatges orals i escrits de diferent tipologia de forma completa, expressats en les llengües pròpies i en anglès.

Competències

Generals

• Actuar amb voluntat d'harmonitzar l'autonomia i la iniciativa personal amb el treball en equip en activitats multidisciplinàries.
• Combinar el coneixement científic amb les habilitats tècniques i els recursos tecnològics per resoldre les dificultats de la pràctica professional.

Específiques

• Aplicar el coneixement de les bases moleculars dels sistemes biològics i els aspectes bàsics de la transmissió hereditària per a la resolució de problemes i situacions pròpies de la biotecnologia en aquest àmbit.
• Buscar, obtenir i interpretar la informació de les principals bases de dades biològiques i bibliogràfiques utilitzant eines bioinformàtiques i aplicar tècniques de programació en la solució de problemes.
• Estudiar i manipular els gens i la seva estructura i els mecanismes d'expressió en els diferents contextos professionals i d'investigació.

Bàsiques

• Demostrar posseir i comprendre coneixements en una àrea d'estudi que parteix de la base de l'educació secundària general, que se sol trobar en un nivell que, si bé se sustenta en llibres de text avançats, també inclou alguns aspectes que impliquen coneixements procedents de l'avantguarda del camp d'estudi propi.
• Desenvolupar les habilitats d'aprenentatge necessàries per emprendre estudis posteriors amb un grau alt d'autonomia.
• Saber aplicar els coneixements a la feina i en la vocació d'una manera professional i posseir les competències que se solen demostrar mitjançant l'elaboració i defensa d'arguments i la resolució de problemes en l'àrea d'estudi pròpia.
• Ser capaç de transmetre informació, idees, problemes i solucions a un públic especialitzat i no especialitzat.
• Tenir la capacitat de recollir i interpretar dades rellevants (normalment dins de l'àrea d'estudi pròpia) per emetre judicis que incloguin una reflexió sobre temes importants de caràcter social, científic o ètic.

Transversals

• Emprar diferents formes de comunicació, tant orals com escrites o audiovisuals, en la llengua pròpia i en llengües estrangeres, amb un alt grau de correcció en l'ús, la forma i el contingut.

Continguts

1. Tècniques instrumentals avançades per a l'estudi del proteoma. Separació de proteïnes
• Electroforesi 2D-PAGE: tincions, isoelectrofocalització amb gradients de pH immobilitzats (IPGs), digestió de bandes, anàlisi d'imatge
• Espectrometria de masses: fonts d'ionització (MALDI, electrospray, fragmentació d'ions, PSD o CID), analitzadors de masses (TOF, quadrupol, trampa iònica), combinacions font/analitzador (MALDI-TOF, espectròmetres en tàndem)
• Tècniques cromatogràfiques: HPLC, HPLC-MS/MS, cromatografia líquida multidimensional
• Noves tècniques: electroforesi diferencial (DIGE), arrays de proteïnes, MALDI-Imaging, identificació de microorganismes mitjançant MALDI-TOF
2. Tècniques no instrumentals per a l'estudi del proteoma
• Anàlisi de dominis funcionals
• Marcatge amb isòtops estables i isòbars (ICAT, SILAC, iTRAQ/TMT)
• Unions amb biotina i avidina
• Visualització de dades
3. Aplicacions de la proteòmica
• Estudi de les interaccions proteiques
• Mètodes in vitro: coimmunoprecipitació, cross-linking , Far-Western, Label transfer, arrays de proteïnes i Pull-down. Exemples en publicacions recents
• Mètodes in vivo: Tandem affinity purification (TAP), doble híbrid de llevat (yeast two-hybrid), doble híbrid revers, yeast-tribrid, mammalian two-hybrid, phage display, arrays de teixit. Exemples en publicacions recents
• Estudi de les modificacions posttraduccionals
• Repàs de les principals modificacions posttraduccionals
• Mètodes proteòmics d'anàlisi de les modificacions posttraduccionals
• Fosforilació: mapatge de les fosforilacions mitjançant espectrometria de masses, estrategies d'enriquiment dels pèptids fosforilats, tinció específica de fosfoproteïnes i DIGE. Exemples en publicacions recents
• Acetilació: detecció d'acetilacions per espectrometria de masses, detecció amb anticossos específics de residus acetilats. Exemples en publicacions recents
• Altres modificacions posttraduccionals: metilació, acilació, glicosilació, ancoratge GPI, hidroxiprolinació, sulfation, pont disulfur, desamidació, formació d'àcid piroglutàmic, ubiquitinació i nitració de la tirosina. Exemples en publicacions recents
• Anàlisi proteòmica quantitativa de les modificacions posttraduccionals. Marcatge amb ICAT (isotope coded affinity tag) i AACT (amino acid-coded tagging)
• Mètodes per a la determinació de l'estructura proteica
• Difracció de raigs X
• Ressonància magnètica nuclear (RMN o NMR)
• Exposicions orals de l'alumnat: es faran exposicions orals d'articles recents en grups de 6 persones, d'una durada d'uns 20 minuts per grup

Pràctiques

• Pràctica 1: quantificació de proteïnes totals, digestió enzimàtica i preparació de la mostra per a l'anàlisi d'espectrometria de masses
• Pràctica 2: identificació de proteïnes previament analitzades per espectrometria de masses LC-MS/MS mitjançant motors de cerca i comparació amb bases de dades

Avaluació

L'avaluació d'aquesta assignatura es fa sobre la base dels ítems següents:

• Teoria
  • Examen d'aspectes teòrics (50 % de la nota final, recuperable)
  • Es fan 2 exàmens durant el curs. Es pot recuperar un dels exàmens en la convocatòria de gener
• Examen d'aplicacions (30 % de la nota final, recuperable). Es fa un examen en la convocatòria de gener
• Pràctiques (15 % de la nota final, no recuperable)
• Seminaris (5 % de la nota final, no recuperable)

Les notes de pràctiques i seminaris s'utilitzen sempre que la nota de teoria + aplicacions sigui igual o superior a 4,0.

El pes total de les activitats d'avaluació representa el 100 % de la nota final de l'assignatura.

Criteris generals d'avaluació

• La tinença de telèfons mòbils o similars (smartphones, tauletes, etc.) durant la realització de les proves recuperables comporta un zero en la prova.
• La no compareixença o no presentació dins els terminis establerts a alguna de les activitats d'avaluació comporta una nota de zero d'aquesta activitat. Aquesta qualificació es té en compte en el moment de calcular la nota final de l'assignatura.
• La nota final de l'assignatura s'obté sumant les mitjanes aritmètiques de les diferents activitats.
• L'estudiant té l'opció de tornar-se a examinar de les proves recuperables suspeses. Les proves de recuperació es fan durant les últimes setmanes del semestre, destinades a aquesta funció, i no es pot recuperar més del 50 % de l'assignatura.
• Si es renuncia a accedir a la prova de recuperació es manté la nota assolida en primera instància.
• En les activitats no recuperables no s'exigeixen notes mínimes per poder calcular la nota final de l'assignatura.
• Només es qualifica l'assignatura amb "No presentat" si no s'ha comparegut a cap prova avaluable ni obtingut nota en cap de les activitats de l'assignatura.
• L'assistència a les sessions de pràctiques és obligatòria. Es pot faltar a una sessió amb justificació. A partir d'aquest moment, cada falta d'assistència resta 0,5 punts de la nota final de l'assignatura. Si un estudiant té motius suficients que li impedeixen assistir a les sessions de pràctiques (p. ex. solapament amb una altra assignatura), cal que ho comuniqui al professor a principi de curs. En aquest cas el professor ha de valorar la situació i li pot permetre no assistir a totes les sessions.

Metodologia

• En aquesta assignatura es fan sessions teòriques i es discuteixen articles científics a l'aula. D'altra banda, hi ha un conjunt de sessions pràctiques guiades en què el treball es fa en grups de dues o tres persones.
• En l'àmbit del treball personal, l'alumne ha de fer el seguiment teòric de l'assignatura i fer les pràctiques.
• L'assistència a les sessions pràctiques és obligatòria.

Bibliografia

Bàsica

• (2014). Manual de proteómica. Recuperat de http://www.seprot.es/wp-content/uploads/2016/05/Indice_manual_prot.pdf (https://payhip.com/b/FNt7)
• (2014). Manual de proteómica. Ejemplar de edición gratuita - 23 pares Ilustraciones Científicas S.L.

Complementària

El professorat facilitarà les referències de la bibliografia complementària i de lectura obligatòria al llarg del desenvolupament de l'assignatura i a través del Campus Virtual.