Μηχανική Πρωτεϊνών και RNA

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Αυτή η ενότητα εξετάζει τις σύγχρονες στρατηγικές στη μηχανική πρωτεϊνών και RNA, καλύπτοντας τον ορθολογικό σχεδιασμό πρωτεϊνών, την κατευθυνόμενη εξέλιξη και τη de novo κατασκευή νέων βιομορίων. Παρουσιάζονται ρυθμιστικά συστήματα βασισμένα στο RNA, όπως riboswitches, aptamers και συνθετικά RNA λογικά κυκλώματα, αναδεικνύοντας τον ρόλο τους στον έλεγχο των γονιδίων και την βιοανίχνευση. Οι φοιτητές αποκτούν θεμελιώδη κατανόηση τεχνολογιών που χρησιμοποιούνται στη συνθετική βιολογία και τα RNA βιοφάρμακα (RNA biologics), όπως η συναρμολόγηση DNA, η επεξεργασία γονιδιώματος και η παραγωγή/καθαρισμός RNA.

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές/-τριες θα είναι σε θέση να:

• κατανοούν το πεδίο, την εξέλιξη και τους στόχους της μηχανικής πρωτεϊνών και RNA στη σύγχρονη βιοτεχνολογία και συνθετική βιολογία
• διακρίνουν βασικές στρατηγικές μηχανικής (ορθολογικός σχεδιασμός, κατευθυνόμενη εξέλιξη, και de novo βιομοριακή μηχανική) και να αξιολογούν πότε πρέπει να εφαρμόζεται η καθεμία
• εξηγούν πώς η δομή, η αναδίπλωση, η θερμοδυναμική και η κινητική των πρωτεϊνών επηρεάζουν τη σταθερότητα, τη λειτουργία και τη λανθασμένη αναδίπλωση
• εφαρμόζουν αρχές ορθολογικού σχεδιασμού πρωτεϊνών για την πρόβλεψη του λειτουργικού αντίκτυπου των μεταλλάξεων στη δέσμευση, την κατάλυση και τη σταθερότητα
• αξιολογούν στρατηγικές μεταλλαξιγένεσης, διαλογής (screening) και επιλογής που χρησιμοποιούνται στη μηχανική πρωτεϊνών υψηλής απόδοσης και στην κατευθυνόμενη εξέλιξη
• χρησιμοποιούν υπολογιστικά εργαλεία και in silico προσεγγίσεις (συμπεριλαμβανομένων μεθόδων τεχνητής νοημοσύνης) για μοντελοποίηση δομών, πρόβλεψη μεταλλάξεων και λήψη σχεδιαστικών αποφάσεων
• εξηγούν τη δομή του RNA, τις χημικές τροποποιήσεις και τους ρυθμιστικούς μηχανισμούς που επηρεάζουν τη λειτουργία και τη σταθερότητά του
• σχεδιάζουν συνθετικούς RNA ρυθμιστές (sRNAs, asRNAs, riboswitches) για προγραμματιζόμενο γονιδιακό έλεγχο και συνθετικά γονιδιακά κυκλώματα
• αναλύουν συστήματα CRISPR-Cas βασισμένα στο RNA και νέες τεχνολογίες στόχευσης RNA για μηχανική γονιδιώματος και μεταγραφώματος
• αξιολογούν κριτικά εφαρμογές και περιορισμούς τροποποιημένων πρωτεϊνών και RNA στη θεραπευτική, τη διαγνωστική και τη βιοτεχνολογία

Περιεχόμενο Μαθήματος

• Βασικές αρχές μηχανικής πρωτεϊνών
• Αρχές πρωτεϊνικής δομήςκαι ορθολογικού σχεδιασμού
• Μηχανική πρωτεϊνών υψηλής απόδοσης
• Δομή, αναδίπλωση και λειτουργία πρωτεϊνών
• Υπολογιστικά εργαλεία και in silico μέθοδοι για σχεδιασμό πρωτεϊνών
• Τεχνολογίες Σχεδιασμού και συναρμολόγησης RNA
• Συνθετικές τροποποιήσεις RNA
• Ρυθμιστικά κυκλώματα βασισμένα στο RNA
• Riboswitches και γονιδιακός έλεγχος μέσω RNA
• Συστήματα CRISPR για μηχανική RNA

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

• Σχετική βιβλιογραφία ανά διάλεξη, η οποία περιλαμβάνει επιστημονικές δημοσιεύσεις και ανασκοπήσεις (reviews) από διεθνή περιοδικά είναι διαθέσιμη μέσω της πλατφόρμας e-class του μαθήματος.
• Principles and techniques of Biochemistry and Molecular Biology, 7th edition, Edited by Keith Wilson and John Walker, electronic source
• Laboratory techniques in biochemistry and molecular biology, Elsevier, ScienceDirect, electronic source