FONDAMENTI DI MODELLISTICA MOLECOLARE
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- ANTONELLA CIANCETTA
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Secondo Semestre
- SSD
- CHIM/08
Obiettivi formativi
- Il corso si propone di fornire le conoscenze di base dei metodi di modellistica molecolare e abilità nella loro applicazione per l’identificazione di nuove molecole di interesse farmaceutico. Durante le lezioni verranno descritti esempi di scenari applicativi degli strumenti di modellistica molecolare più comunemente usati nell’industria farmaceutica per l'identificazione di ligandi.
Conoscenze di base: Il corso permetterà agli studenti di familiarizzare con il concetto di campo di forze tramite lo studio delle equazioni della meccanica molecolare ed il concetto di meccanica quantistica mediante lo studio delle equazioni alla base dei metodi utilizzati per determinare le proprietà molecolari. Gli studenti acquisiranno conoscenza delle tecniche di modellistica molecolare impiegate in ambito farmaceutico per la predizione della struttura 3D di molecole a basso peso molecolare e dei bersagli molecolari e per l’identificazione di nuovi ligandi. Il corso permetterà agli studenti di familiarizzare con le forze intermolecolari alla base dei complessi ligando-bersaglio molecolare e dei loro metodo di rappresentazione al computer.
Abilità: Gli studenti saranno in grado di riconoscere le equazioni fondamentali della meccanica molecolare e della meccanica quantistica e descrivere i termini energetici in esse contenute. Gli studenti acquisiranno la capacità di riconoscere tecniche di ligand-based e structure-based drug design e descrivere gli algoritmi alla base dei programmi di modellistica molecolare. Gli studenti saranno in grado di indicare in base alle esigenze e disponibilità dei dati sperimentali l’uso della metodologia di modellistica molecolare più appropriata per l'identificazione di nuovi ligandi. Gli studenti saranno capaci di analizzare complessi ligando-proteina ed identificare le interazioni instaurate. Prerequisiti
- Conoscenza di nozioni di base provenienti dagli insegnamenti di Chimica generale, Chimica organica, e Biochimica. Gli studenti devono essere in grado di:
a) riconoscere i principali gruppi funzionali costituenti molecole organiche, la loro reattività, stato di protonazione, e tautomeria
b) riconoscere le catene laterali di residui amminoacidici e le basi azotate
c) conoscere le caratteristiche chimico-fisiche di molecole organiche e macromolecole di interesse farmaceutico e le principali forze intermolecolari da esse instaurate Contenuti del corso
- Il corso consta di 36 lezioni in cui verranno trattati tutti gli argomenti in programma e sarà suddiviso in tre parti in cui verranno affrontati i seguenti argomenti:
PARTE I: Concetti Generali [9 ore]
- Grafica molecolare e rappresentazione di molecole organiche e macromolecole al computer
- Modellistica molecolare, meccanica molecolare e campi di forze
- Cenni di meccanica quantistica e sue applicazioni per lo studio delle proprietà di ligandi. Esempi applicativi
PARTE IIa: Ligandi [9 ore]
- Cenni sui metodi di predizione della struttura tridimensionale di molecole organiche
- Tecniche di minimizzazione dell’energia e analisi conformazionale di ligandi
- Cenni sulla preparazione di modelli farmacoforici e di librerie per lo screening virtuale. Esempi applicativi
PARTE IIb: Bersagli molecolari [9 ore]
- Cenni sulle tecniche sperimentali per la determinazione della struttura tridimensionale
- Tecniche computazionali per la predizione della struttura tridimensionale. Esempi applicativi
PARTE III: Complesso Ligando-Bersaglio molecolare [9 ore]
- Interazioni intermolecolari in complessi ligando-proteina: metodi di rappresentazione ed analisi
- Criteri per la selezione del metodo di modellistica molecolare in base ai dati sperimentali
- Cenni di metodi di Structure-based e Ligand-based drug design. Esempi applicativi Metodi didattici
- Il corso prevede 36 ore di lezioni teoriche in cui verranno presentate delle dimostrazioni pratiche dell’uso di software di modellistica molecolare liberamente accessibili sul web. Saranno forniti agli studenti gli strumenti per riprodurre in autonomia le procedure mostrate. Verranno organizzati focus groups in cui gli studenti potranno seguire i tutorials in tempo reale sui loro dispositivi sotto la guida del docente.
Modalità di verifica dell'apprendimento
- La prova d’esame consiste in un colloquio orale in cui lo studente deve dimostrare di conoscere le tecniche di modellistica molecolare alla base dell’identificazione di molecole di interesse farmaceutico. Durante il corso gli studenti saranno invitati a creare, condividere e discutere immagini, modelli e diagrammi la cui produzione permetterà l’accesso ad un orale semplificato. Durante il colloquio potrà essere chiesto agli studenti di: descrivere immagini, schemi, equazioni e diagrammi raffiguranti complessi ligando-bersaglio molecolare; esporre le tecniche di modellistica molecolare trattate nel corso; riconoscere le equazioni fondamentali della meccanica molecolare e quantistica ed i termini energetici in esse contenuti.
Testi di riferimento
- Materiale didattico fornito dal docente (articoli e diapositive). Argomenti specifici possono essere approfonditi sui seguenti testi:
G.L. Patrick - Chimica Farmaceutica. Napoli: Edises, 2015.
W. Leach - Molecular Modelling: Principles and applications. Ed. Addison Wesley Longman
C. J. Cramer - Essentials of Computational Chemistry, Theories and Models. Wiley: Chichester, 2002
