Universitat Internacional de Catalunya

Interacción de Biomoléculas

Interacción de Biomoléculas
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13504
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Segundo semestre
OB
HERRAMIENTAS INFORMÁTICAS BÁSICAS EN SALUD
Lengua de impartición principal: inglés

Otras lenguas de impartición: catalán, castellano

Profesorado


Dr. VIAYNA GAZA, Antonio - aviayna@uic.es

La interacción con el profesorado se realizará previa solicitud por correo electrónico:

Antonio Viayna: aviayna@uic.es

 

 

 

 

 

Presentación

Todo sistema biológico está constituido por una gran y diversa red de interacciones biomoleculares. En esta asignatura el estudiante entenderá cómo las biomoléculas interaccionan, sabrá qué técnicas experimentales y herramientas bioinformáticas hay disponibles para el análisis de interacciones proteína-proteína y proteína-ligando. Se familiarizará y usará bases de datos y servidores disponibles para estudiar y analizar estas interacciones. Se les introducirá en el área estructural de la bioinformática para la simulación y predicción in-silico de interacciones biomoleculares.


Requisitos previos

 Conocimientos sobre estructura y función de las moléculas, genética, biología celular y biología molecular.


Objetivos

  • Conocer los mecanismos energéticos involucrados en las interacciones biomoleculares.
  • Aprender y extraer información de las bases de datos y servidores.
  • Conocer las técnicas experimentales para el estudio y la caracterización estructural de las interacciones biomoleculares.
  • Entender y ejecutar herramientas bioinformáticas para la simulación molecular y la predicción de interacción de biomoléculas.

Competencias/Resultados de aprendizaje de la titulación

  • CB01 - Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.
  • CB03 - Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
  • CB04 - Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.
  • CE17 - Identificar y saber utilizar las herramientas básicas del ámbito de la bioinformática y saber analizar la estructura e interacción de las principales biomoléculas.
  • CG04 - Utilizar las herramientas bioinformáticas propias del ámbito de la investigación biomédica.
  • CT01 - Desarrollar la capacidad de organización y planificación adecuadas al momento.
  • CT02 - Desarrollar la capacidad para la resolución de problemas.
  • CT03 - Desarrollar la capacidad de análisis y síntesis.
  • CT04 - Interpretar resultados experimentales e identificar elementos consistentes e inconsistentes.
  • CT05 - Usar internet como medio de comunicación y como fuente de información.
  • CT06 - Saber comunicar, hacer presentaciones y redactar trabajos científicos.
  • CT07 - Ser capaz de trabajar en equipo.
  • CT08 - Razonar y evaluar las situaciones y resultados desde un punto de vista crítico y constructivo.
  • CT09 - Tener la capacidad de desarrollar habilidades en las relaciones interpersonales.
  • CT10 - Ser capaz de llevar a cabo un aprendizaje autónomo.
  • CT11 - Aplicar los conocimientos teóricos a la práctica.
  • CT12 - Aplicar el método científico.
  • CT13 - Reconocer los aspectos generales y específicos relacionados con el campo de la nutrición y envejecimiento.
  • CT14 - Respetar los derechos fundamentales de igualdad entre hombres y mujeres, y la promoción de los derechos humanos y los valores propios de una cultura de paz y de valores democráticos.

Resultados de aprendizaje de la asignatura

  • Conoce y sabe usar las bases de datos más utilizadas para predecir y extraer información sobre la interacción de biomoléculas.
  • Usa herramientas informáticas para caracterizar y predecir la interacción de biomoléculas a nivel estructural.
  • Sabe las limitaciones actuales en el estudio de las interacciones moleculares.
  • Trabaja en equipo, razona y aplica el método científico.

 

 

Contenidos

Clases Magistrales (CM):

  1. Fundamentos de la interacción de biomoléculas
    1. Propiedades fisicoquímicas
    2. Tipos de interacciones de proteínas
      • Proteína-Proteína
      • Proteína-Ligando
    3. Variantes genéticas en estado saludable y en enfermedad
    4. Impacto de las mutaciones en la estructura y función de las proteínas
  2. Principales bases de datos de interacción de biomoléculas
    1. Complejos proteína-proteína y proteína-ligando
    2. Redes de interaccion de proteína-proteína
    3. Redes con enfermedades relacionadas
    4. Redes de rutas metabólicas y moleculares
    5. Afinidades de unión
  3. Caracterización de la interacción de proteínas
    1. Caracterización estructural de la interacción de proteínas
      1. Técnicas experimentales
      2. Caracterización estructural de las proteínas i las interfícies de proteína-proteína/ligando
      3. Modelado computacional de interacción de proteínas
        • Template-based docking
        • Ab initio docking
      4. Modelado integrante de interacción de proteínas
    2. Caracterización energética de interacción de proteínas
      1. Técnicas experimentales
      2. Herramientas computacionales disponibles
    3. Limitaciones actuales

Métodos del Caso (MC):

  1. Análisis de una interacción de proteína-proteína específica usando bases de datos de interacción.
  2. Simulación proteína-ligando.
  3. Predicción de cambios en la afinidad de unión después de una mutación.

 

Laboratorio:

  1. Bases de datos y servidores para la caracterización estructural de proteínas e interacción de biomoléculas.
  2. Uso de herramientas computacionales para simular y predecir interacciones moleculares relacionadas con Malaria.

 

Metodología y actividades formativas

Modalidad totalmente presencial en el aula



Clases magistrales: Lección teórica en dos sesiones de 50min. d'exposició oral por parte del professor.

Casos clínicos o métodos del caso (MC): Planteamiento de una situación real o imaginaria. Los alumnos trabajan las preguntas formuladas en grupos reducidos o en interacción activa con el profesor y se discuten las respuestas. El profesor interviene activamente y aporta nuevos conocimientos.

Sesiones prácticas: Se hacen en grupos reducidos. El profesor plantea un problema e interviene en la búsqueda de la solución, los alumnos desarrollan la metodología implementada por parte del profesor.

Educación virtual (EV): Material on-line disponible a través de la intranet.

Sistemas y criterios de evaluación

Modalidad totalmente presencial en el aula



1)    Alumnos en primera convocatoria:  

Examen parcial: 20%
Examen final: 40%
Métodos del caso: 20%
Sesiones prácticas: 20%

2)    Alumnos en segunda convocatoria:

Únicamente se podrá repetir el examen final. Computando en la nota final el examen parcial, métodos del caso y los ejercicios prácticos obtenidos en la primera convocatoria.

3)    Alumnos que repiten la asignatura: 

La nota de evaluación continuada (participación en clase, métodos del caso, prácticas) se guardará, aunque siempre que lo deseen, los alumnos podrán repetir la asistencia a clase y obtener una nueva nota. Por otra parte, los alumnos podrán escoger si realizan el parcial y el final, o si realizan solamente el final, que les contará el 60% de la nota.


Puntos generales a tener en cuenta sobre el sistema de evaluación:  

1) Para poder hacer media, en el examen final se deberá obtener un 5 de nota mínima.

2) Los exámenes son tipo test. El examen tipo test contiene 4 opciones de respuesta, contando +1 cada respusta correcta y -0.25 cada respuesta incorrecta.

3) Asistencia a clase:

  • Se recomienda la asistencia regular a las clases de teoría. 
  • La asistencia a las clases magistrales no es obligatoria, pero los asistentes se tendrán que regir por las normas que indiquen los profesores. La expulsión de un alumno de clase magistral o método del caso, repercutirá negativamente en las evaluaciones continuadas.
  • La asistencia a métodos del caso es obligatoria. Todos los metodos del caso seran evaluados. La falta de asistencia deberá ser justificada (enfermedad, etc), por lo contrario, se perderá el derecho a ser evaluad@ del método del caso en concreto.
  • La asistencia a prácticas es obligatoria y los alumnos han de asistir en los grupos asignados. La expulsión de un alumno del aula de prácticas significará la suspensión automática de la asignatura.  

4) En la concesión de las Matrículas de Honor, entre los candidatos se tendrá especial consideración su participación e implicación en la asignatura, así como el respeto por las normas básicas. 

5) El uso indebido de aparatos electrónicos como móviles, tabletas u ordenadores portátiles puede comportar la expulsión de clase. Como uso indebido se entiende la grabación y difusión tanto de los alumnos o profesores durante las diferentes lecciones así como el uso de estos aparatos con fines lúdicos y no educativos.

Bibliografía y recursos

Protein Structure Prediction. Methods in Molecular Biology, vol 2165 (2020). Humana Press. Edited by Daisuke Kihara. ISBN: 978-1-0716-0710-7. https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-0716-0708-4

Protein-Protein Interactions. Methods in Molecular Biology, vol 1278 (2015). Human Press. Edited by Cheryl L. Meyerkord, Haian Fu. ISBN: 978-1-4939-2425-7. https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-4939-2425-7

Protein-Protein Interactions and Networks. Methods in Molecular Biology, vol (2008). Humana Press. Edited by Panchenko A, Przytycka T. ISBN: 978-1-84800-125-1 https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-84800-125-1

Protein-Ligand Interactions. Methods in Molecular Biology, vol 305 (2005). Humana Press. Edited by G. Ulrich Nienhaus. ISBN: 978-1-61737-525-5. https://link.springer.com/book/10.1385/1592599125

Protein-Protein Interactions in Human Disease. Advances in Protein Chemistry and Structural Biology, vol 110 (2018). Edited by Rossen Donev. ISBN: 978-0-12-814344-5. https://www.sciencedirect.com/bookseries/advances-in-protein-chemistry-and-structural-biology/vol/110/suppl/C

Structural Bioinformatics. Methods in Molecular Biology, vol 2112 (2020). Humana Press. Edited by Zoltán Gáspári. ISBN: 978-1-0716-0272-0. https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-0716-0270-6

Lehninger: principles of biochemistry (4th edn) D. L. Nelson and M. C. Cox, W. H. Freeman & Co., New York ISBN 0-7167-4339-6 (2004). https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cbf.1216

Prediction of protein assemblies, the next frontier: The CASP14-CAPRI experiment. Lensink MF, Brysbaert G, Mauri T, Nadzirin N, Velankar S, Chaleil RAG, Clarence T, et al. (2021), Proteins, 89(12):1800-1823. https://doi.org/10.1002/prot.26222

Structural and Computational Characterization of Disease-Related Mutations Involved in Protein-Protein Interfaces. Navío D, Rosell M, Aguirre J, de la Cruz X, Fernández-Recio J. (2019), Int J Mol Sci, 20(7):1583. https://doi.org/10.3390/ijms20071583

Hot-spot analysis for drug discovery targeting protein-protein interactions. Expert Opin Drug Discov. Rosell M, Fernández-Recio J. (2018), 13(4):327-338. https://doi.org/10.1080/17460441.2018.1430763

Weak protein–ligand interactions studied by small-angle X-ray scattering. Tuukkanen, A.T. and Svergun, D.I. (2014), FEBS J, 281: 1974-1987. https://doi.org/10.1111/febs.12772

First homology model of Plasmodium falciparum glucose-6-phosphate dehydrogenase: Discovery of selective substrate analog-based inhibitors as novel antimalarial agents. Alencar N, Sola I, Linares M, Juárez-Jiménez J, Pont C, Viayna A, Vílchez D, et al. (2018), Eur J Med Chem, 146:108-122. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2018.01.044

Docking-based identification of small-molecule binding sites at protein-protein interfaces. Rosell M, Fernández-Recio J. (2020), Comput Struct Biotechnol J., 18:3750-3761. https://doi.org/10.1016/j.csbj.2020.11.029

 

 

Periodo de evaluación

E: fecha de examen | R: fecha de revisión | 1: primera convocatoria | 2: segunda convocatoria:
  • E1 23/05/2025 A08 18:00h
  • E2 01/07/2025 I3 16:00h
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