Il corso si prefigge l’obiettivo di preparare lo studente ad utilizzare e sviluppare tecniche computazionali e simulative per lo studio sistemi chimici e biologici finalizzate alla progettazione di nuove molecole biologiche con potenziali attività farmacologiche come bio-drugs (anticorpi, piccole proteine sintetiche) e sistemi nanostrutturati. In generale il fine del corso è quello di preparare lo studente ad affrontare problemi all’interfaccia con la biologia fornendo i fondamenti necessari per comprendere processi chimico-biologici complessi a livello atomico e ad utilizzare questa conoscenza per il design e la progettazione di nuove molecole attive. Le principali domande in questo contesto riguardano lo studio della struttura e processi di folding di proteine, la visualizzazione di biomolecole e sistemi, la predizione e analisi delle interazioni di molecole biologiche. lo studio e la predizione della reattività e funzione di enzimi. Attenzione particolare verrà posta all’utilizzo di nuovi metodi di machine learning e artificial intelligence.
Prerequisiti
Allo studente di questo corso viene richiesta una buona conoscenza della chimica organica (con particolare riferimento alla struttura e reattività dei principali gruppi funzionali), conoscenza di base di concetti elementari di chimica fisica (con particolare riferimento ai principi base della termodinamica e cinetica) e la conoscenza degli aspetti basilari delle strutture e delle classi delle molecole biologiche. NON è richiesta conoscenza di linguaggi di programmazione o capacità di programmare.
Metodi didattici
Lezioni frontali svolte mediante presentazioni PowerPoint e approfondimenti usando la lavagna.
Verifica Apprendimento
Esame orale. La prova riguarderà i diversi argomenti affrontati durante il corso e sarà volta ad accertare le conoscenze acquisite e la capacità di valutare/sviluppare criticamente un processo computazionale e di design in chimica bioorganica.
Testi
Appunti delle lezioni e materiale fornito dal docente.
Contenuti
Il corso tratterà i seguenti argomenti: - Introduzione allo studio computazionale di sistemi chimici e biochimici complessi. - Struttura di proteine e aspetti fondamentali dei processi di riconoscimento molecolare in sistemi chimico-biologici. - Dinamica Molecolare: studio delle correlazioni tra struttura, movimento e attività in molecole su varie scale. - Studio dell’interazione tra molecole biologiche: calcolo dell’energia di interazione. - Studio, analisi e predizione delle interazioni proteina-proteina. - Metodi di machine learning in chimica e chimica biologica. - Design e progettazione di nuove macromolecole biologiche ed enzimi di interesse farmacologico. - Nanomolecular design: ingegnerizzazione di biomolecules e strutture su nanoscala come proteine, liposomi e architetture biomimetiche per lo sviluppo di nanomateriali funzionali. - Cenni di structural vaccinology e progettazione di nuove molecole attive nell’ambito dell’immunologia.
