Strukturell Molekylærbiologi

Mål:

Kurset tar sikte på å gi studentane kunnskap om forholdet mellom biomakromolekylers struktur og deira funksjon, og ferdigheitar for å løyse relevante problemstillingar. Studentane skal lære korleis ein løyser strukturer, korleis ein analysere disse, og korleis ein forstår deira biologiske- og biomolekylære eigenskapar. Det vil bli lagt vekt på korleis fleire biomakromolekyler dannar større kompleks, og korleis desse gjer opphav til eigenskapar som er viktige for celler og organismar. Å utvikle studentar sine evne til å løyse problem i strukturbiologi på eit avansert nivå er eit viktig mål i kurset.

Innhald:

Kursets primære biomolekylære fokus er protein. Andre biomolekyler og kompleks av biomolekyl vil generelt berre bli diskutert i forbindelse med deira forhold til protein. Tema som vil bli dekket inkluderer korleis aminosyrer blir organisert i primær-, sekundær-, tertiær- og høgareordensstruktur og kompleks, og korleis funksjonelle proteineigenskapar deretter dukkar opp som følgje av dette. Kurset vil tilby introduksjonar i relevant metodikk, spesielt korleis ein løyser og utforskar proteinstruktur eksperimentelt og ved rekneteknikkar. Det legg til grunn forkunnskapar i grunnleggande proteinkjemi, cellebiologi og biokjemi, samt bruk av av multiple sequence alignments. Kurset vil bygge på konsept som allereie er introdusert tidlegare, inkludert proteinfolding, allosteri, katalyse og enzymologi, ligand- og effektorbinding, posttranslasjonelle modifikasjonar og molekylær signalisering. Eit viktig aspekt av kurset vil være korleis alle disse fenomena regulerer proteinfunksjon. Kurset vil også diskutere det strukturelle og biokjemiske grunnlaget for molekylær signalisering, samt enzymfunksjon frå et strukturelt, kinetisk og termodynamisk perspektiv. Proteinevolusjon frå eit sekvens- og strukturperspektiv vil bli dekket, samt et spektrum av molekylære emne innan protein-ligand interaksjon, proteinfolding og danning av makromolekylære strukturar. Metodar, spesielt dei som er nytta til å løyse og analysere struktur, folding og bindingsåtferd, vil bli introdusert og diskutert med syne på å forbetre studentens evne til å planlegge kordan dei skal nærme seg og løyse praktiske og teoretiske problem innan strukturell og molekylær biologi.

Etter avlagt kurs skal studenten ha følgande læringsutbytte definert i form av kunnskap, ferdigheiter og generell kompetanse:

Kunnskap

Studenten kan forklare i detalj om

• krefter og effektar som fører til at proteinstruktur dannast, og de forskjellige nivåa av proteinstruktur, frå aminosyrenivået til større, kvartære kompleks
• korleis et protein bruker sin strukturelle organisasjon for å oppnå eigenskapar som ikkje førekomer i individuelle komponentar av proteinet
• proteinklassifisering etter struktur og funksjon
• korleis disse eigenskapane understøtter funksjonen på molekylært nivå i en levende organisme
• korleis enzym oppnår sine spesielle eigeskapar
• korleis disse proteinfunksjonane styres av modifikasjon, lokalisering og effektorinteraksjonar
• Massespektrometri, Cryo-EM, NMR, røntgendiffraksjon og berekningsteknikkar for å bestemme proteinstrukturen på fleire organiseringsnivå
• I tillegg til metodane over: CD, fluorescens, og andre relevante metodar for å studere proteinfold, stabilitet, binding og funksjon
• korleis evolusjon verker på proteins primærsekvens, struktur og funksjon

Ferdigheiter

Studenten er i stand til å

• analysere struktur-funksjonsforhold når dei blir presentert med biologisk og strukturell informasjon
• forklare (munnleg og skriftleg) korleis emne skissert ovanfor verker samen i celleprosesser, her under signaltransduksjon, endo/eksocytose, cellemotilitet og genregulering
• velgje riktig metodikk for å svare på enkle (og kanskje også vanskelege) spørsmål relevant for eit gitt problem innan strukturbiologi og molekylærbiologi
• bruke informasjon frå metodar som er relevante for emnet til å løyse problem relatert til proteina sine struktur og funksjon
• orientere seg i den romlege og tidsmessige skalaen som er forbundet med makromolekylær funksjon (altså grovt sett Ångstrøm til nanometer, picosekund-til-millisekund)
• løyse teoretiske oppgåver knytta til tema som er diskutert i kurset
• bruke PyMol, et program for å jobbe med proteinstrukturer, på nybegynnernivå
• arbeide i en gruppe for å lage ei (obligatorisk) skriftleg oppgåve om eit emnerelevant tema gruppene vel frå ei liste av oppgåver. Dei må også gje konstruktiv vurderingar og tilbakemeldingar på andre grupper sine oppgåver. Oppgåvene må holde et godt nivå (studentanes innsikt, klarheit i presentasjonen og riktig bruk av terminologi er somme av kriteria).

Generell kompetanse

Studenten har

• evne til å sette omgrep diskutert i emne i ein breiare biologisk og kjemisk kontekst, og dessutan trekkje sine eigne konklusjonar uavhengig av eksisterande materiale
• løyse problemer innan strukturbiologi på eit avansert nivå
• forstått korleis bestemt protein oppnår sine spesifikke og unike eigenskapar
• evne til å formidle kvalitative og kvantitative aspektar av strukturell molekylærbiologi, munnleg og skriftleg, med både spesialistar og ikkje-spesialistar som målgruppe
• evne til å navigere, forstå og nytte seg av proteinklassifisering, innhald i The Protein Databank og UniProt for vitskapelege kommunikasjon (dvs. den skriftlege oppgåva)
• bruke vitskapelege kjeldar og verktøy for å løyse problem innan strukturbiologi

Vår.

Emnet har eit avgrensa tal på plassar og inngår i undervisningsopptaket ved NT-fakultetet. Fristen for å melde seg til undervisning i emnet er onsdag i veke 2. Du får svar på om du har fått plass på emnet på Studentweb seinast måndag i veka etter fristen.

Det er obligatorisk oppmøte på første forelesing/orienteringsmøtet, og du kan risikere å miste plassen om du ikkje møter. Dersom du ikkje kan møte på første forelesing/orienteringsmøtet må du kontakte studieseksjonen på e-post: studie.bio@uib.no. Tidspunkt for første forelesing/orienteringsmøtet finn du i timeplanen under «Ressursar» øvst til høgre eller på Mitt UiB.