Curso Avanzado de Elucidación Estructural de Carbohidratos (PEDECIBA Química) – 2019

• Prof. Carolina Fontana (Departamento de Química del Litoral, CENUR Litoral Norte – SRA Facultad de Química, UdelaR)
• Prof. Fernando Ferreira (Departamento de Química Orgánica, Facultad de Química, UdelaR)

Carga horaria total: 44 hrs distribuídas en 8 días de trabajo.

• Teóricos: 16 hrs
• Seminarios: 6 hrs
• Prácticos: 12 hrs
• Laboratorios: 10 hrs

Créditos: 4

Frecuencia: anual

Semester: par

Lugar de dictado:

• Facultad de Química, Montevideo (2 días)
• Estación Experimental Mario A. Cassinoni, Paysandú (5 días)
• Centro Universitario de Tacuarembó (1 día)

Audiencia: estudiantes de posgrado e investigadores del área química. Estudiantes  avanzados de la Facultad de Química que tengan aprobado los cursos de Química Orgánica 101, 102 y 104.

Cupo: Mínimo 5 – Máximo 20

Régimen de Ganancia:

• Asistencia al 80% de las clases.
• Preparación y presentación de un seminario en grupo.
• Aprobación de una prueba escrita al final del curso.

Teóricos

Teórico 1: Conceptos generales sobre la estructura de carbohidratos (2 hrs).

Importancia biológica. Estructura química, conceptos básicos de nomenclatura (recomendaciones IUPAC, notación estándar y SNFG, etc.) y aspectos conformaciones de monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. Variedad estructural de carbohidratos, y aspectos biosintéticos.

Teórico 2: Polisacáridos bacterianos y vacunas polisacarídicas (2 hrs).

Generaliades sobre la estructura de lipopolisacáridos (LPS) y aspectos biosintéticos. Exopolisacáridos (EPS) y formación de biofilms. Polisacáridos capsulares (CPS) y ejemplos de vacunas polisacarídicas.

Teórico 3: Métodos de obtención, purificación y análisis químico de carbohidratos (2 hrs).

Aislamiento de oligo- y polisacáridos de fuentes naturales. Métodos de purificación (cromatografía de exclusión por tamaño, intercambio iónico, etc.). Métodos de análisis: cromatografía en capa fina y columna (SEC, intercambio iónico, etc.), electroforesis, entre otros.

Teórico 4: Análisis de propiedades fisicoquímicos de polisacáridos (2 hrs).

Determinación del tamaño de polisacáridos por electroforesis, SEC,dispersión de luz láser multiángulo (MALS), dispersión de luz dinámica (DLS) y RMN (identificación del extremo del PS, y determinación de coeficientes de difusión).

Teórico 5: Espectrometría de masas de carbohidratos (2 hrs).

Repaso sobre conceptos generales de espectrometría de masas. Tratamientos para el estudio de carbohidratos. Fragmentaciones típicas de carbohidratos.

Teórico 6: Espectroscopía de RMN de carbohidratos (2 hrs).

Repaso de conceptos básicos de RMN, desplazamientos químicos de ¹H, ¹³C,¹⁵N y ³¹P, y constantes de acoplamiento. Experimentos 2D básicos para estudios estructurales: ¹H,¹H-TOCSY, ¹H,¹³C-HSQC,¹H,¹³C-HMBC y ¹H,¹H-NOESY. Experimentos avanzados: supresión de agua, análisis de protones intercambiables, ¹H,¹³C-HMBC de banda selectiva, experimentos de ³¹P (¹H,³¹P-HMBC y ¹H,³¹P-hetero-TOCSY) y ¹⁵N (¹H,¹⁵N-HSQC y ¹H,¹⁵N-HMBC).

Teórico 7: Análisis estructural de carbohidratos (2 h).

Análisis de componentes. Determinación de la configuración absoluta. Análisis de estructura primaria.

Teórico 8: Análisis de la estructura tridimensional de carbohidratos y sus interacciones con otras biomoléculas (3 h).

Estudios conformacionales y de la dinámica de oligo- y polisacáridos. Estudio de interacciones proteína-carbohidrato por espectroscopía de RMN y Modelado Molecular.

Prácticos

Práctico 1 (3 hrs): Estructura de carbohidratos – softwares y bases de datos.

Empleo de herramientas informáticas para representar la estructura y conformación de carbohidratos. Uso de bases de datos estructurales.

Práctico 2 (3 hrs): Análisis bioinformático del clúster de genes de un antígeno O-específico.

Estudio del cluster de genes involucrado en la biosíntesis de un polisacárido utilizando herramientas bioinformáticas y bases de datos estructurales.

Práctico 3 (3 hrs): Análisis estructural de un polisacárido.

Elucidación estructural de un polisacárido empleando datos de espectroscopía de RMN y espectrometría de masas. Empleo de herramientas informáticas y bases de datos.

Práctico 4 (3 hrs): Análisis conformacional de un oligosacárido.

Estudio de la conformación de un carbohidrato utilizando datos de espectroscopía de RMN y Modelado Molecular.

Laboratorios

Laboratorio 1 (3 hrs)

Análisis de azúcares (identidad y configuración absoluta) de un oligo- o polisacárido utilizando alguno de los métodos aprendidos durante el curso teórico.

Laboratorio 2 (3 hrs)

Purificación de un oligo- o polisacárido, utilizando métodos de extracción, filtración por membrana, cromatografía de exclusión por tamaño y/o intercambio iónico. Evaluación de la pureza del producto obtenido.

Laboratorio 3 (4 hrs)

Determinación del peso molecular promedio de un polisacárido neutro a través de medida de su coeficientes de difusión por espectroscopía de RMN, y estudio de interacciones intermoleculares.

Formulario de pre-inscripción

Las inscripciones formales se llevarán a cabo a través de PEDECIBA Química

Prácticos

Laboratorios

Bibliografía

Software

Carbohydrate Structure Database

Carbohydrate Biosynthesis Reaction Scheme

CASPER

GlycoNMR Search

Glycosciences.DB

Glycan: Modeling and Simulation

Glycam

• ChemDraw (versión de prueba por 14 días)

Representación de la estructura simbólica de carbohidratos:

• GlycanBuider2
• GlycanWorkBench
• DrawGlycan-SNFG
• DrawGlycan-SNFG (online)

Programa para construir modelos tridimensionales de carbohidratos:

• CarbBuilder
• CASPER (versión online de CarbBuilder)
• SWEET (online)

Programas para visualización de estructuras tridimensionales:

• Avogadro
• Chimera

Programas para la visualización de espectros de RMN:

• Topspin (gratis para academia, requiere registrarse)
• MNova (versión de prueba por 45 días)

Programas de predicción de desplazamientos químicos de RMN de carbohidratos:

• CASPER (online)

Programa para el análisis de espectros de masas de carbohidratos:

• GlycoWorkBench