INGENIERÍA Y DISEÑO DE BIOMOLECULAS 2003

Licenciatura de Bioquímica

 

Javier Sancho Sanz

Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y Celular

Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos

Facultad de Ciencias. Universidad de Zaragoza

® Javier Sancho Sanz

OBJETIVOS GENERALES

Conocer las herramientas bioquímicas e informáticas que permiten la alteración racional de la secuencia de las proteínas para obtener otras con propiedades de interés industrial o terapeútico.
Conocer los principios del diseño de novo de proteínas.
Conocer las herramientas que permiten diseñar una eficaz interacción proteína/ligando para el diseño de fármacos.
Adquirir soltura en la recuperación de la información biológica almacenada en bases de datos accesibles en la internet.
Adquirir soltura en la utilización de programas de diseño de proteínas.

PROGRAMA DE TEORIA

INGENIERIA Y DISEÑO DE PROTEINAS
Herramientas para la ingeniería proteínasde
1. Clonaje. sistemas de expresión. Mutagénesis dirigida. Introducción de aminoácidos no codificados genéticamente.
2.
Búsqueda de información en Internet. Conexiones: (http,ftp, telnet). Bases de datos (SwissProt, Prosite, PDB, NDB, EMBL).
3.
Programas de visualización de proteínas y de minimización de energía.
Estabilización de proteínas
4.
Equilibrio conformacional de las proteínas. Estrategias y ejemplos de estabilización mediante interacciones electrostáticas, puentes de hidrógeno, interacciones hidróbas y fuerzas de van der Waals. Estabilizaciones de tipo entrópico. 
5.
La inactivación irreversible. Estrategias y ejemplos de estabilización frente a reacciones irreversibles.
Alteración de la función y otras propiedades de las proteínas
6.
Introducción de sitios de unión, de corte o de marcaje.
7.
Alteración de la especificidad y de la velocidad de catálisis enzimática. Producción de dominios de proteínas. Aumento de la solubilidad de las proteínas recombinantes.
8.
Diseño 'irracional'. Problemas del diseño racional. Bibliotecas proteicas. Identificación y selección. Estrategias de selección
Herramientas para el diseño de proteínas
9.
Herramientas para el diseño de hélices alfa: propensiones helicoidales, interacciones intrahelicoidales, empaquetamiento. Agadir. Herramientas para el diseño de láminas beta: propensiones beta, interacciones intracatenarias, giros beta, empaquetamiento.
10. Herramientas para el diseño de proteínas de novo : Predicción de estructura secundaria. Predicción del plegamiento. Minimización de energía de la proteína.  Búsquedas de homología de secuencia. Alineamiento de secuencias
11.
Diseño y obtención de anticuerpos catalíticos.
Diseño de nuevas proteínas
12.
Estrategias y ejemplos de diseños de novo: felix, betabelina, minibody, "coiled coils"
13.
Proteínas simplificadas, quimeras. anticuerpos catalíticos.
DISEÑO DE ÁCIDOS NUCLEICOS
14.
Jaulas de DNA. Selección de ribozimas artificiales. RNA antisentido.
DISEÑO DE FÁRMACOS
Herramientas para el diseño de fármacos
15.
Introducción a los métodos de cálculo moleculares. Minimización de energía de moléculas pequeñas (métodos ab initio y métodos semiempíricos).
16. 
Búsqueda de estructuras equivalentes (NCI). Invención y validación de estructuras equivalentes por superposición.
17.
Interacciones proteína/ligando. El acoplamiento (docking) proteína/ligando. Diseño de inhibidores mediante técnicas de acoplamiento. Programas de acoplamiento y de cálculo de energías de interacción. Determinación experimental de energías de interacción.
Diseño de nuevos fármacos
18. 
Estrategias y ejemplos de diseños de novo. Inhibidores de la proteasa del virus del SIDA.  Inhibidores poliamídicos específicos de genes.

 PROGRAMA DE PRACTICAS

3 créditos: Proyecto de investigación autónomo. Cada alumno elegirá un proyecto de investigación que se desarrollará en el marco del programa de prácticas. Como ejemplos, algunos proyectos desarrollados durante los últimos cursos han sido los siguientes: 
1. Rediseño de la afinidad enzimática de una enzima NADP+dependiente.
2. Diseño de un fardo de cuatro hélices y de un barril beta.
3. Diseño de un inhibidor de la proteasa del virus del sida.
4. Albergue de moléculas en el interior de proteínas.
5. Diseño de quimeras para vehiculizar proteínas.
6. Diseño de un inhibidor de la flavodoxina de Helicobacter pylori
7. Diseño de un rescatador de la conformación nativa del receptor de LDL

8. Diseño de un inhibidor del factor de crecimiento del endotelio vascular
9. Ampliación del código genético para introducir en proteínas el FMN como aminoácido no natural
10.Diseño de un inhibidor de la proteína ras mutada
11. Diseño de un inhibidor de la citocromo P450 metabolizadora de nicotina
12. Dominios SH2 no fosforilables para detener las señales de proliferación celular.
13. Quimeras que inhiben específicamente la transcripción de DNA viral
14.Estabilización de p53 mutada mediante ligandos específicos para recuperar su función celular

1 crédito: Utilización de los programas de cálculo molecular. Aplicación al estudio estructural y de actividad. (Impartido por el Dep. de Q.O.)

Bibliografía general:
No se recomienda bibliografía general, sino específica de cada tema

Criterios de evaluación
Los alumnos de la asignatura decidirán conjuntamente entre los dos siguientes procedimientos de evaluación: Por examen de la materia teórica (previa evaluación positiva del proyecto) ó por evaluación del proyecto y de su exposición