Šifra predmeta:
MF3PUMB		 Naziv predmeta:
Proteomika sa uvodom u metabolomiku

Školska godina:

2026/2027.

Uslovi pohađanja:

Nema uslova

ESPB:

5

Vrsta studija:

master akademske studije

Studijski program:

Master 4.0 Bioinformatika: 1. godina, letnji semestar, izborni (M4B-E3), stručno-aplikativni predmet

Nastavnici:

Tanja D. Ćirković Veličković

Tatjana Simić

Ivanka Marković

Katarina T. Smiljanić

Vesna Ćorić

Aleksandra Stanojević

Fond časova:

Nedeljno: dva časa predavanja + dva časa teorijskih vežbi (2+2+0)

Ciljevi:

Kurs je namenjen polaznicima različitih profila koji žele da steknu znanja i praktičnu obuku za informatičku obradu rezultata merenja koji se dobijaju primenom analitičkih metoda proteomike i metabolomike, kao i primere primena ovih metoda u biomedicinskim naukama radi otkrivanja biomarkera, određivanja strukture i modifikacija proteina, otkrivanja imunološki relevantnih proteina (antigena i alergena), kao i kako se rezultati ovih analiza koriste za razumevanje bioloških procesa na molekularnom nivou, što su veštine potrebne za rad u farmaceutskoj industriji, istraživačkim laboratorijama i biotehnološkim kompanijama.

Ishod:

Nakon završetka kursa studenti će biti osposobljeni da:

  • razumeju cilj proteomike i metabolomike kao multidisciplinarne nauke;
  • razumeju osnovni koncept analitičkih platformi (hromatografija, masena spektrometrija, dvodimenzionalna elektroforeza) koje se koriste za proteomiku i metabolomiku;
  • informatički obrađuju rezultate dobijene primenom metoda proteomike;
  • razumeju osnove multivarijantne analize podataka u metabolomici;
  • upoznaju se sa osnovnim primenama proteomike i metabolomike u istraživanju biomarkera u biomedicinskim naukama;
  • dizajniraju i sprovode eksperimente u oblasti proteomike i metabolomike i pravilno interpretiraju dobijene podatke.

Oblici nastave:

Predavanja, teorijske vežbe, kolokvijumi.

Vannastavne aktivnosti:

—

Literatura:
  • J. Throck Watson, O. D. Sparkman: Introduction to mass spectrometry, Wiley 2007.
  • J. Lovric: Introducing Proteomics: From concepts to sample separation, mass spectrometry and data analysis, Wiley, 2011.
  • Pedrioli et al.: Nature Biotechnology 22, 1459-66, 2004.
  • A. I. Nesvizhskii, O. Vitek, R. Aebersold: Analysis and validation of proteomic data generated by tandem mass spectrometry, Nature Methods 4, 787-97, 2007.
  • Silas G. Villas-Boas, Ute Roessner, Michael A. E. Hansen, Jorn Smedsgaard, Jens Nielsen: Metabolome analysis - an introduction, John Wiley & Sons, Inc.
  • Multi- and Megavariate Data Analysis, Part I: Basic Principles and Applications, Umetrics AB
  • FDA-NIH Biomarker Working Group: BEST (Biomarkers, EndpointS, and other Tools) Resource, Food and Drug Administration (US) 2016. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK326791/
  • Materijali sa predavanja i vežbi.

Dodatni materijal:

—

  Nastavne obaveze i način ocenjivanja

Predavanja:

10 poena (2 časa nedeljno)

Program rada:

  1. Uvod u tehnike proteomike i metabolomike.
  2. Priprema bioloških uzoraka za dalju analizu korišćenjem metoda proteomike i metabolomike.
  3. Metode spregnute sa masenom spektrometrijom u proteomici: dvodimenzionalna elektroforeza.
  4. Metode spregnute sa masenom spektrometrijom u proteomici: tečna hromatografija (HPLC) na nano skali i kapilarna elektroforeza.
  5. "Bottom up proteomics": identifikacija i karakterizacija proteina metodom mapiranja peptida. Izbor baze podataka za analizu.
  6. De novo sekvenciranje proteina masenom spektrometrijom i analiza post-translacionih modifikacija globalnom proteomičkom analizom posttranslacionih modifikacija proteina.
  7. Mapiranje disulfida i redoks proteomika,kvantifikacija proteina (metodama SILAC, iTRAQ, kvantifikacija bez obeležavanja).
  8. Analiza multiproteinskih kompleksa i ćelijskih organela.
  9. Metode imunoproteomike - primena u otkrivanju antigena i alergena.
  10. "Top down protomics": određivanje egzaktne mase proteina i peptida, analiza post-translacionih modifikacija (glikozilacija,fosforilacija).
  11. Primena masene spektrometrije za kvantifikaciju proteina u kompleksnim uzorcima i biološkim tečnostima.
  12. Primena proteomike: nanozimi (veštački enzimi) za “middle down” primenu u proteomici, primena u veterinarskoj medici, glikomika i glikoproteomika. (Predavači po pozivu iz inostranstva - Tatjna Parac-Vogt, Paola Ronkada, Gordan Lauc).
  13. Metode masene spektrometrije u metabolomici i analiza malih molekula.
  14. Metaboličke modifikacije malih molekula.
  15. Primeri primena metabolomike u farmakodinamskim ispitivanjima.
  16. Primena proteomike u istraživanjima biomarkera različitih oboljenja čoveka.
  17. Primena metabolomika u neuroinflamaciji i ćelijskoj signalizaciji: Putevi do novih terapijskih meta (Predavači po pozivu iz inostranstva; D. Milovanović, E. Manolakos).

Proučavanje literature će biti sprovedeno po modelu „Journal club“, odnosno diskusioni forum, gde studenti zajedeno sa nastavnicima analiziraju aktuelne naučne publikacije relevantne za predmet.

Teorijske vežbe:

20 poena (2 časa nedeljno)

Program rada:

  1. Formati podataka u protemici i njihova konverzija (mzML, mzXML, pepXML, protXML).
  2. Određivanje egkzaktne mase proteina masenom spektrometrijom – obrada spektara u cilju određivanja egzaktne mase.
  3. Priprema i rukovanje bazama podataka za protoemičku analizu. In house baze podataka i baze kontaminanata (cRAP). PeptideAtlas, SBEAMS, SRMAtlas.
  4. Peptidno mapiranje (PMF) proteina i proteomiks - analiza masenih spektara uz pomoć različitih "open" softvera i algoritama: Mascot, Sequest, X!tandem.
  5. Peptidno mapiranje (PMF) proteina i proteomiks - analiza masenih spektara uz pomoć softvera MS Fragger, Proteome Discoverer 4.2 i Peaks Studio X Pro.
  6. De novo sekvenciranje i otkrivanje mutacija u proteinima upotrebom softvera Peaks Studio.
  7. Globalno proteomičko profilisanje post-translacionih modifikacija upotrebom softvera Peaks Studio X Pro.
  8. Određivanje post-traslacionih modifikacija proteina. Hidroksilacija i fosforilacija.
  9. Određivanje položaja disulfidnih mostova u proteinima i redoks proteomika analizom spektara.
  10. Kvantitativna proteomika - LFQ kvantifikacija proteina upotrebom softvera Peaks Studio.
  11. Analiza proteomičkih podataka dobijenih metodama shotgun proteomike (klasifikacija proteina prema funkciji, GO...).
  12. Repozitorijumi proteomičkih podataka (ProteomeExchange, Pride). Depozicija spektara u repozitorijume podataka.
  13. Obrada rezultata metabolomike u softveru Compound Discoverer i multivarijantnom analizom podataka. Osnovne metode multivarijantne analize podataka u metabolomici - PCA, OPLS, OPLS-DA.
  14. Funkcionalne analize u proteomskim istraživanjima biomarkera pomoću softvera Reactome i Metscape ("enrichment" analiza, funkcionalna anotacija i funkcionalna klasifikacija).
  15. Obrada rezultata određivanja kvaliteta biomarkera pomoću Receiver Operating Curve (ROC) analize.
  16. Grafički prikaz rezultata proteomskih i metabolomskih analiza.

Kolokvijumi:

20 poena

Pismeni ispit:

50 poena