Шифра предмета:
MF3PUMB		 Назив предмета:
Протеомика са уводом у метаболомику

Школска година:

2026/2027.

Услови похађања:

Нема услова.

ЕСПБ:

5

Врста студија:

мастер академске студије

Студијски програм:

Мастер 4.0 Биоинформатика: 1. година, летњи семестар, изборни (M4B-E3), стручно-апликативни предмет

Наставници:

Тања Д. Ћирковић Величковић

Татјана Симић

Иванка Марковић

Катарина Т. Смиљанић

Весна Ћорић

Александра Станојевић

Фонд часова:

Недељно: два часа предавања + два часа теоријских вежби (2+2+0)

Циљеви:

Курс је намењен полазницима различитих профила који желе да стекну знања и практичну обуку за информатичку обраду резултата мерења који се добијају применом аналитичких метода протеомике и метаболомике, као и примере примена ових метода у биомедицинским наукама ради откривања биомаркера, одређивања структуре и модификација протеина, откривања имунолошки релевантних протеина (антигена и алергена), као и како се резултати ових анализа користе за разумевање биолошких процеса на молекуларном нивоу, што су вештине потребне за рад у фармацеутској индустрији, истраживачким лабораторијама и биотехнолошким компанијама.

Исход:

Након завршетка курса студенти ће бити оспособљени да:

  • разумеју циљ протеомике и метаболомике као мултидисциплинарне науке;
  • разумеју основни концепт аналитичких платформи (хроматографија, масена спектрометрија, дводимензионална електрофореза) које се користе за протеомику и метаболомику;
  • информатички обрађују резултате добијене применом метода протеомике;
  • разумеју основе мултиваријантне анализе података у метаболомици;
  • упознају се са основним применама протеомике и метаболомике у истраживању биомаркера у биомедицинским наукама;
  • дизајнирају и спроводе експерименте у области протеомике и метаболомике и правилно интерпретирају добијене податке.

Облици наставе:

Предавања, теоријске вежбе, колоквијуми.

Ваннаставне активности:

—

Литература:
  • Ј. 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/
  • Материјали са предавања и вежби.

Додатни материјал:

—

  Наставне обавезе и начин оцењивања

Предавања:

10 поена (2 часа недељно)

Програм рада:

  1. Увод у технике протеомике и метаболомике.
  2. Припрема биолошких узорака за даљу анализу коришћењем метода протеомике и метаболомике.
  3. Методе спрегнуте са масеном спектрометријом у протеомици: дводимензионална електрофореза.
  4. Методе спрегнуте са масеном спектрометријом у протеомици: течна хроматографија (ХПЛЦ) на нано скали и капиларна електрофореза.
  5. "Bottom up proteomics": идентификација и карактеризација протеина методом мапирања пептида. Избор базе података за анализу.
  6. De novo секвенцирање протеина масеном спектрометријом и анализа пост-транслационих модификација глобалном протеомичком анализом посттранслационих модификација протеина.
  7. Мапирање дисулфида и редокс протеомика,квантификација протеина (методама SILAC, iTRAQ, квантификација без обележавања).
  8. Aнализа мултипротеинских комплекса и ћелијских органела.
  9. Методе имунопротеомике - примена у откривању антигена и алергена.
  10. "Top down protomics": одређивање егзактне масе протеина и пептида, анализа пост-транслационих модификација (гликозилација,фосфорилација).
  11. Примена масене спектрометрије за квантификацију протеина у комплексним узорцима и биолошким течностима.
  12. Примена протеомике: нанозими (вештачки ензими) за “middle down” примену у протеомици, примена у ветеринарској медици, гликомика и гликопротеомика. (Предавачи по позиву из иностранства - Татјна Парац-Вогт, Паола Ронкада, Гордан Лауц).
  13. Методе масене спектрометрије у метаболомици и анализа малих молекула.
  14. Метаболичке модификације малих молекула.
  15. Примери примена метаболомике у фармакодинамским испитивањима.
  16. Примена протеомике у истраживањима биомаркера различитих обољења човека.
  17. Примена mетаболомика у неуроинфламацији и ћелијскoj сигнализацији: Путеви до нових терапијских мета (Предавачи по позиву из иностранства; Д. Миловановић, Е. Манолакос).

Проучавање литературе ће бити спроведено по моделу „Journal club“, односно дискусиони форум, где студенти зајeдено са наставницима анализирају актуелне научне публикације релевантне за предмет.

Теоријске вежбе:

20 поена (2 часа недељно)

Програм рада:

  1. Формати података у протемици и њихова конверзија (mzML, mzXML, pepXML, protXML).
  2. Одређивање егкзактне масе протеина масеном спектрометријом – обрада спектара у циљу одређивања егзактне масе.
  3. Припрема и руковање базама податаkа за протоемичку анализу. In house базе података и базе контаминаната (cRAP). PeptideAtlas, SBEAMS, SRMAtlas.
  4. Пептидно мапирање (ПМФ) протеина и протеомикс - анализа масених спектара уз помоћ различитих "open" софтвера и алгоритама: Mascot, Sequest, X!tandem.
  5. Пептидно мапирање (ПМФ) протеина и протеомикс - анализа масених спектара уз помоћ софтвера MS Fragger, Proteome Discoverer 4.2 и Peaks Studio X Pro.
  6. De novo секвенцирање и откривање мутација у протеинима употребом софтвера Peaks Studio.
  7. Глобално протеомичко профилисање пост-транслационих модификација употребом софтвера Peaks Studio X Pro.
  8. Одређивање пост-траслационих модификација протеина. Хидроксилација и фосфорилација.
  9. Одређивање положаја дисулфидних мостова у протеинима и редокс протеомика анализом спектара.
  10. Квантитативна протеомика - LFQ квантификација протеина употребом софтвера Peaks Studio.
  11. Анализа протеомичких података добијених методама shotgun протеомике (класификација протеина према функцији, GO...).
  12. Репозиторијуми протеомичких података (ProteomeExchange, Pride). Депозиција спектара у репозиторијуме података.
  13. Обрада резултата метаболомике у софтверу Compound Discoverer и мултиваријантном анализом података. Основне методе мултиваријантне анализе података у метаболомици - PCA, OPLS, OPLS-DA.
  14. Функционалне анализе у протеомским истраживањима биомаркера помоћу софтвера Reactome и Metscape ("enrichment" анализа, функционална анотација и функционална класификација).
  15. Обрада резултата одређивања квалитета биомаркера помоћу Receiver Operating Curve (ROC) анализе.
  16. Графички приказ резултата протеомских и метаболомских анализа.

Колоквијуми:

20 поена

Писмени испит:

50 поена