Il progetto è diviso in due parti: la prima prevede un’attività didattica di laboratorio basata sull’utilizzo della strumentazione relativa alla attuazione di analisi di espressione genica e sulla realizzazione delle diverse fasi tecniche e delle procedure sperimentali necessarie per la realizzazione di un Laboratorio di Biologia Molecolare. L’attività prevede anche una parte seminariale propedeutica da associare a quella pratica ed una sessione conclusiva per l’analisi comparativa dei modelli patologici e sani con relativa discussione sui diversi modelli analizzati.

La seconda parte offre un approccio integrato alle tecniche di bioinformatica applicate allo studio delle proteine e dei loro ligandi. Verranno esplorati metodi di modellistica molecolare, docking e virtual screening per comprendere le basi computazionali dell'interazione biomolecolare. Il corso combina nozioni teoriche con esercitazioni pratiche, utilizzando software open source e plugin dedicati. Si pone l'accento sulla catena di lavoro che va dalla sequenza primaria fino all'analisi delle pose di docking. L'obiettivo è sviluppare autonomia nell'uso degli strumenti e nella interpretazione critica dei risultati.

DESCRIZIONE del PROGETTO:

il laboratorio di biologia molecolare comprenderà:
una parte seminariale da associare a quella pratica, propedeutica per acquisire le competenze teoriche di base del laboratorio di biologia molecolare e per prendere visione e conoscenza delle strumentazioni utilizzate e delle procedure sperimentali che verranno effettuate. L’attività verrà svolta in laboratorio è avrà durata di 2 ore.
Una parte pratica suddivisa in 3 unità da circa 2,5/3 ore ciascuna* e comprendete:Preparazione campioni di RNA – retrotrascrizione – diluizione dei campioni retrotrascritti; Preparazione dei campioni e mix di reazione per PCR – step di amplificazione con termociclatore – preparazione gel di agarosio; Diluizione tampone da corsa (1X) – preparazione campioni per corsa su gel di agarosio – elettroforesi – analisi al transilluminatoreUna sessione conclusiva di 1,5/2 ore teorica e pratica per Analisi dati e considerazioni; l’analisi comparativa di modelli patologici e sani con relativa discussione sui diversi modelli analizzati.

Bioinformatica:
Recupero e preparazione dei dati:
Download di sequenze proteiche da database (NCBI, UniProt) in formato FASTA. Identificazione e annotazione di domini funzionali tramite hmmscan/Pfam.
Allineamento di sequenze con BLAST per selezione dei template strutturali.
Allineamenti e modellistica omologa:
Allineamento strutturale di template con CE o TM-align.
Allineamento multiplo di profili con ClustalW o MUSCLE.
Costruzione del modello 3D mediante Modeller integrato in PyMOL (Plugin PyMod).
Valutazione del modello tramite profili energetici e scoring DOPE.
Costruzione e ottimizzazione di ligandi:
Generazione di molecole in PyMOL Builder: conversione di frammenti, assegnazione di cariche e pulizia energetica.
Esportazione in formati compatibili (.mol2, .pdb).
Simulazione di docking:
Utilizzo di plugin come DockingPie per definire recettore, ligando e griglia di docking.
Impostazione di parametri (dimensioni del box, numero di pose) per algoritmi di docking (AutoDock Vina, Smina, RXDock).
Ottimizzazione razionale:
Analisi comparativa tra struttura cristallina e modello docking.
Introduzione di modifiche chimiche mirate (e.g., sostituzione di gruppi funzionali) per aumentare interazioni elettrostatiche o idrofobiche.
Preparazione e redocking di derivati ottimizzati.
Virtual Screening farmacoforo-based:
Definizione di un modello farmacoforo con PHARMIT.
Filtraggio e ricerca di composti commerciali (MolPort) secondo vincoli di interazione.
Valutazione dei risultati con soglie di scoring e analisi in PyMOL.