Obiettivi Formativi

Rilevanza del riconoscimento molecolare come fenomeno osservabile in chimica e in biologia. Gli obiettivi principali del corso sono la comprensione dell’origine microscopica del riconoscimento molecolare, partendo dalla discussione delle forze che governano le interazioni fra molecole semplici fino ai sistemi più complessi e l’individuazione dei molteplici casi in cui si manifesta il fenomeno del riconoscimento molecolare e le tecniche di indagine sperimentali e di simulazione utili a descriverlo.

Learning Goals

Importance of molecular recognition as observable phenomenon in chemistry and biology. Understanding of the microscopic origin of molecular recognition, starting from the discussion of the forces that driven the interactions among simple molecules to the complex systems. Identification of the cases of molecular recognition and experimental and simulation techniques useful to describe them

Metodi didattici

Lezioni in aula e discussioni in itinere con l’individuazione di tematiche ben definite, per preparazione all’esame.

Teaching Methods

Lectures and discussions with the identification of well-defined issues for exam preparation

Prerequisiti

Conoscenze di base sull’origine delle forze intermolecolari a breve e lungo raggio. Interazioni idrogeno. Elementi di tecniche di indagine spettroscopica

Prerequisites

Basic knowledge of the origin of short and long range intermolecular forces. Hydrogen interactions. Spectroscopic techniques

Verifiche dell'apprendimento

E’ prevista una discussione orale che dimostri il livello di comprensione raggiunto

Assessment

Oral exam relating to the course’s program.

Programma del Corso

Riconoscimento Molecolare Concetti Generali. Introduzione ai concetti del riconoscimento molecolare. Biomacromolecole coinvolte nei processi di riconoscimento molecolare. Interazioni ligando/recettore. Modello chiave serratura. Modello adattamento indotto. Riconoscimento molecolare statico e dinamico. Importanza biologica dei legami deboli. Descrizione delle forze intermolecolari. Forze a breve e lungo raggio: ioniche, van der Waals, idrofobiche, legami ad idrogeno e forze di solvatazione. Stima dei singoli contributi all’energia di interazione. Mimetismo molecolare. Cenni di chimica supramolecolare. Recettori molecolari, Interazioni Host/Guest, Complementarietà, Multivalenza, Cooperatività. Recettori e Ligandi Recettori. Teorie recettoriali. Agonista. Antagonista. Agonista Inverso. Affinità. Attività intrinseca. Recettori di riserva. Recettori intracellulari. Recettori di membrana. Recettori legati ai canali ionici. Recettori accoppiati alle proteine G. Recettori legati a enzimi. Ligandi. Neurotrasmettitori (Acetilcolina, Monoammine, Amminoacidi, Neuropeptidi). Sinapsi. Mondo Fisico e Macromolecole Caratteristiche delle catene laterali degli aminoacidi, loro reattività e frequenza nelle proteine. Struttura gerarchica delle proteine. Trascrizione e traduzione. Le interazioni deboli. Maturazione delle proteine, il processo del “folding unfolding“ e “ misfolding“. Il problema del folding in vivo e meccanismi di controllo. Definizione dei principali domini strutturali. Malattie conformazionali. Sistemi di riconoscimento molecolare: Proteina-DNA, Anticorpo-antigene, enzima-substrato. Caratteristiche strutturali di proteine di membrana coinvolte nel trasporto di ioni e metaboliti e loro principi di selettività (Canali ionici, acquaporine, trasportatori mitocondriali, proteine di trasporto) Sistema Antigene-Anticorpo Immunità acquisita. Capacità di riconoscimento e memoria. Meccanismi di riconoscimento coinvolti nell’immunità umorale e cellula mediata. Opsonizzazione. Struttura quaternaria degli anticorpi. Complementarieta’ e Specificita’ Anticorpale. Anticorpi monoclonali. Siti di legame per la coniugazione degli anticorpi. Immunogeno. Antigene. Aptene. Fattori che influenzano l’immunogenicità. Natura chimica degli immunogeni. Antigeni T-indipendenti e T-dipendenti. Superantigeni. Coniugati aptene-carrier. Adiuvanti. Vaccini. Sistema Biotina-(Strepto) Avidina Biotina, avidina, Streptoavidina. Applicazioni bio(nano)tecnologiche. Procedure di biotinilazione. Riconoscimento molecolare in catalisi enzimatica. Interazioni molecole-substrato. Definizione di specificità e selettività. Enzimi Immobilizzati Polimerasi. Proteasi. Inibitori Enzimatici

Course Syllabus

Molecular recognition. Biological macromolecules. Ligand/receptor interactions. Lock-and-key model. Static and dynamic molecular recognition. Non-covalent interactions. Molecular mimicry. Receptors. Intracellular receptors. Ion channel linked receptors. Receptors coupled-G-proteins. Receptors coupled to enzymes. Ligands. Neurotrasmitter. Aminoacids. Protein folding . Protein domain . Protein-DNA interactions. Antigen-antibody interactions. Enzyme-Substrate Interactions. Membrane Transport Proteins. Molecular Recognition in enzymatic catalysis. Enzyme selectivity and specificity. Immobilized enzyme. Polymerases. Proteases. Enzymatic Inhibitors.