Onderdeel: Bio-organische synthese

Transcriptie

1 Optiemodule Drug design De studenten Biofarmaceutische wetenschappen, optie drug design kiezen drie (van de vijf) onderdelen van de optiemodule. Deze optiemodule bestaat uit: Onderdeel: Bio-organische synthese De bedoeling van deze cursus is de scheikunde uit te leggen die aan de basis ligt van de synthese en de eigenschappen van een aantal belangrijke biologische macromoleculen. De kennis hiervan laat toe om een beter inzicht te verwerven in de toepassingen van deze moleculen zoals DNA-chip technologie, biochemische testsystemen, toepassingen in de combinatoriële synthese en katalyse. Een goede kennis van de organische scheikunde en de biochemie is noodzakelijk. 1 Chemische synthese en eigenschappen van DNA en RNA 2 Chemische synthese en eigenschappen van peptiden en proteinen 3 Chemische synthese en eigenschappen van oligosacchariden 4 Bioorganische catalyse 5 Enzymen in organische synthese 6 Principes van combinatoriele chemie 7 Oplosbaarheidsproblemen en de synthese van prodrugs Permanente beoordeling Hoofdstukken uit handboeken worden ter beschikking gesteld

2 Onderdeel : NMR-spectroscopie Het belangrijkste oogmerk van dit keuzevak is de student enigszins vertrouwd te maken met een veel gebruikte techniek voor het bepalen van de structuur van organische stoffen, namelijk kernmagnetische resonantie (NMR). Zonder van de student een specialist te willen maken is het de bedoeling hem voldoende te wapenen om zelf eenvoudige spectra te kunnen interpreteren, en vooral om hem in staat te stellen spectrale gegevens of publicaties in verband met structuurbepaling met kennis van zaken te kunnen beoordelen. Specifieke voorkennis is niet vereist. De cursus wordt geprogrammeerd in het 2e jaar Apotheker, wanneer de student het grootste deel van zijn scheikundige en analytische opleiding achter de rug heeft. NMR-principe en apparatuur met nadruk op de puls-fourier transformatie opnametechniek; chemische verschuiving, 1H- en 13C spin-spin koppelingspatronen en hun relatie met molecuulstructuur; homo- en heteronucleaire bestraling, NOE-effecten en relaxatietijden, variabele temperatuur-spectra, shiftreagentia; 19F-, 31P-NMR en inleiding tot 2D-NMR. Dit alles wordt besproken aan de hand van treffende voorbeelden uit het gebied van antibiotica en antivirale middelen. 'Open boek' examen Kopieën van de transparanten en aanbevolen literatuurlijst

3 Onderdeel: Massaspectrometrie Het belangrijkste oogmerk van dit keuzevak is de student enigszins vertrouwd te maken met een veel gebruikte techniek voor het bepalen van de structuur van organische stoffen, namelijk massaspectrometrie (MS). Zonder van de student een specialist te willen maken is het de bedoeling hem voldoende te wapenen om zelf eenvoudige spectra te kunnen interpreteren, en vooral om hem in staat te stellen spectrale gegevens of publicaties in verband met structuurbepaling met kennis van zaken te kunnen beoordelen. Specifieke voorkennis is niet vereist De cursus wordt geprogrammeerd in het 2e jaar apotheker, wanneer de student het grootste deel van zijn scheikundige en analytische opleiding achter de rug heeft. apparatuur, ionisatietechnieken, het molecuul-ion, fragmentatiereacties en molecuulstructuur, analyse van metastabiele ionen, analyse van mengsels, biomedische toepassingen. Begeleide en zelfstudie en hoorcollege 'Open boek' examen Kopieën van de transparanten en aanbevolen literatuurlijst

4 Onderdeel: Röntgenstralendiffractie-analyse Röntgendiffractie kristallografie levert een uniek beeld van de driedimensionale architectuur van een molecule. In deze cursus wordt de röntgendiffractie aan éénkristallen uitgelegd met verwijzing naar grotere structuren en macromoleculen. Vooral de theoretische achtergronden maar ook de praktische aspecten van een structuurbepaling komen aan bod. De studenten worden vertrouwd gemaakt met kristalsystemen, puntgroepen, ruimtegroepen en translatiesymmetrie de relatie tussen symmetrie en diffractiepatronen de idee van diffractie als de Fourriertransformatie van een verstrooiend object. de verschillende stappen in een kris talstructuuranalyse en de interpretatie van de resultaten. de relatie tussen éénkristallen en poederdiffractietechnieken de begrippen polymorfie en kristalliniteit De cursus maakt gebruik van de wiskundige formuleringen van golven en van elementaire kennis van trigonometrie. Nieuwe functies (Fouriertransformatie, Dirac delta functies en convolutie worden aangebracht in de cursus). Röntgenstraling: aanmaak en meting. Synchrotronstraling. Kristalsymmetrie: Translatiesymmetrie en roosters, puntsymmetrie, ruimtegroepen. Kristalstructuur: Beschrijving in termen van roosterfunctie geconvoluteerd met een motieffunctie en beperkt door een vormfunctie. Interactie van Röntgenstralen met de materie: Incoherente en coherente straling, absorptie, atomaire verstrooiingsfactor, effect van thermische vibraties. Diffractie aan kristallen: diffractieamplitude als de Fouriertransformatie van de verstrooiende materie, rooster- en motiefbijdragen tot de diffractieamplitude, het reciprook rooster als de Fouriertransformatie van het reële rooster, gewogen en ongewogen reciprook rooster, Ewald sfeer constructie. Symmetrie van diffractiepatronen. Röntgendiffractie in functie van de golflengte: anomale verstrooiing. Moderne technieken: poederdiffractie, éénkristaltechnieken. Diffractie van amorfe en wanordelijke systemen. Kristalliniteit. Open boek examen, uitsluitend toepassingen op de theorie. Mondeling examen met schriftelijke voorbereiding.

5 Een volledig uitgeschreven cursus, die alle figuren bevat, wordt ter beschikking gesteld. Bijkomende literatuur (niet verplicht): Crystal structure Analysis for Chemists and Biologists, by Jenny Glusker with Mitchell Lewis and Miriam Rossi, VCH Publishers, Inc (Beschikbaar in de bibliotheek van de faculteit.) Global Links: Crystallography 101 Index, een web site die verschillende onderdelen van de cursus bespreekt. Randy Read's crystallography course at MRC Cambridge, Interactive Tutorial about Diffraction by Th. Proffen and R.B. Neder. Onderdeel: Moleculaire modelling Kennismaking met de fysicochemische achtergrond van moleculaire interacties en hoe deze worden aangewend voor receptorherkenning. De student aanleren hoe men computer programma's moet gebruiken om de gegevens van structurele studies om te zetten in een moleculair model. Dit model kan dan worden gebruikt om liganden te voorspellen met hoge bindingsaffiniteit. Tevens worden de principes uitgelegd van structuur-activiteitstudies. Een goede kennis van de fysica, wiskunde en scheikunde is noodzakelijk. Inleiding op zoek naar leads voor geneesmiddelenontwerp: screening versus ontwerpen de cyclus voor rationeel geneesmiddelenontwerp Moleculaire interacties: energie en geometrie van der Waals potentiele energiefunctie radii elektrostatica atomaire partiele ladingen elektrostatische potentiaal in water: Poisson Boltzmann vergelijking waterstofbruggen afstands- en hoekafhankelijkheid sterkte: in vacuo versus in water entropieveranderingen moleculaire translatie en rotatie conformatie solvatatie en hydrofobe interacties voorbeelden DHFR + methotrexate beta-lactamase + ampicilline Kwantitatieve beschrijving van interacties: krachtvelden Potentiele energiefuncties Voorbeelden MM2 DISCOVER

6 Driedimensionale Databanken Potentiele leads voor geneesmiddelenontwikkeling experimenteel: Cambridge Structural Database voorspeld: Available Chemicals Directory 3D Receptoren Eiwitstruktuurbepaling door Roentgendiffractie Gekende eiwitstrukturen: Protein Databank Brookhaven Ontwerpen van geneesmidddelen: Voorspellen van receptor - ligand complexen Gekende receptor docking in situ opbouw linking voorbeelden beperkingen conformationele flexibiliteit niet-perfecte krachtvelden vereiste kennis van synthese en farmacodynamica Onbekende receptor homologie modeling QSAR Software, databases en internet links Mondeling examen en uitwerken van een praktisch probleem Handboeken