12946 - BIOLOGIA MOLECOLARE

Conoscenze e abilità da conseguire

"Al termine del corso lo studente possiede una preparazione che gli consente di comprendere: gli elementi essenziali relativi alla modulazione di segnali molecolari coinvolti nella crescita e nel differenziamento cellulare, le dinamiche molecolari di regolazione dell’espressione genica da parte di fattori di trascrizione e meccanismi di trasduzione nucleare del segnale. In particolare lo studente è in grado di: • conoscere la Trasduzione Molecolare del Segnale, riconoscendo le dinamiche associate a: Recettori di membrana (a sette eliche, tirosin kinasici, Frizzled), Proteine G, Traffico di segnali molecolari dal citoplasma al nucleo; conoscere la Trascrizione negli eucarioti, analizzando: tipi di RNA polimerasi eucariotiche, il complesso dell’RNA polimerasi II, TATA Box e TATA Box binding protein; conoscere la Regolazione dell’Espressione Genica negli eucarioti, discutendo i meccanismi molecolari legati a: I fattori di trascrizione. Domini funzionali: Zinc Fingers, Nuclear Hormone Receptors, Leucine zippers, Homeodomains; • conoscere come i Fattori di Trascrizione regolano l’ espressione genica agendo come pinze molecolari in grado di torcere il DNA: bending, twisting e writhing: diversi moduli di deformazione del DNA coinvolti nel controllo della velocità trascrizionale;"

Contenuti

- Introduzione alla Biologia Molecolare - Struttura e funzione del DNA

Cosa è la Biologia Molecolare? Il Dogma centrale. La scoperta del DNA come materiale genetico. La scoperta della struttura a doppia elica del DNA. Nucleotidi, legami covalenti e a idrogeno, orientamento del DNA. Conformazioni del DNA (B, A, Z).

La replicazione del DNA - Tecniche molecolari per lo studio del rinnovamento cellulare basate sull’analisi della replicazione del DNA

Regole di base della replicazione del DNA. Saggi di incorporazione di analoghi nucleosidici per la valutazione della proliferazione cellulare.  Saggio di incorporazione BrdU in vitro e in vivo per lo studio della rigenerazione tissutale. Incorporazione del 14C per la valutazione della replicazione del DNA in tessuti con limitato rinnovamento cellulare, come cuore e cervello.

- Controllo dell'espressione genica - Strumenti molecolari avanzati per il controllo dell’espressione genica tessuto-specifica: il sistema Tet-OFF/Tet-ON

Regole di base dell'espressione genica. Tecnologie per il controllo dell'espressione genica nell'uomo. RNA modificati. Sistema Tet-OFF/Tet-ON per espressione genica inducibile tessuto-specifica.

- Meccanismi molecolari alla base del rinnovamento e differenziamento di cellule staminali nello sviluppo e omeostasi dei tessuti

Cellule staminali embrionali e adulte. Potenza e differenziamento delle cellule staminali. Cellule staminali adulte in tessuti ad alto rinnovamento cellulare (es. midollo osseo, intestino, pelle ...). Cellule staminali adulte in tessuti a basso rinnovamento cellulare (es. muscolo scheletrico, cervello). Cellule staminali e progenitori cardiaci durante lo sviluppo embrionale. Meccanismi molecolari della regolazione delle cellule staminali: matrice extracellulare, fattori solubili, comunicazioni tra cellule adiacenti e stimoli meccanici. Il ruolo dei fattori di trascrizione nel differenziamento cellulare.

- Danno, riparo e ricombinazione del DNA - Endonucleasi ed editing genetico

- Tecnologie basate su ricombinasi sito-specifiche per knock-out/knock-in genico tessuto specifico e per analisi di “lineage tracing”(sistema Cre/Lox)

Sistema Cre-Lox per knock-out e knock-in genico tessuto-specifico. Analisi di "Lineage tracing" per seguire il destino di specifiche popolazioni cellulari e della loro progenie: concetti di base ed esempi applicativi per la valutazione del contributo di specifiche popolazioni cellulari durante la rigenerazione tissutale.

- Differenziamento di cellule staminali adulte: applicazioni terapeutiche

Terapie di medicina rigenerativa basate su cellule staminali adulte. La controversia sulle terapie con cellule staminali adulte per la rigenerazione cardiaca: il consenso emergente basato su analisi di lineage tracing.

- Riprogrammazione cellulare

Riprogrammazione cellulare da cellule somatiche a cellule staminali pluripotenti indotte (IPS). Fattori molecolari per il differenziamento cellulare in vitro di cellule staminali pluripotenti indotte (IPS) e cellule staminali embrionali (ES). Aspetti applicativi delle cellule staminali pluripotenti indotte (IPS) e delle cellule staminali embrionali (ES) nella medicina rigenerativa. Riprogrammazione diretta di cellule somatiche in specifici tipi cellulari (transdifferenziamento).

- Dedifferenziamento cellulare: meccanismi molecolari e potenziali applicazioni terapeutiche

Caratteristiche e marcatori del dedifferenziamento cellulare. Vie di segnalazioni cellulari nel dedifferenziamento cellulare. Dedifferenziamento cellulare nella rigenerazione dei tessuti.

 

 

 

Testi/Bibliografia

Iwasa e Marshall - Biologia Cellulare e Molecolare di Karp

In alternativa è possibile utilizzare qualsiasi libro di testo di biologia molecolare, in italiano o in inglese, ad esempio:

Krebs et al. - Lewin's Essential GENES

Clark et al - Molecular Biology

Lodish et al - Molecular Cell Biology

Watson et al. - Molecular biology of the gene

Krebs et al. - Lewin's GENES XII

Albert et al. - Molecular Biology Of The Cell

Metodi didattici

• Lezioni frontali tramite presentazioni assistite da computer e discussione critica di articoli scientifici.
• Test alla fine delle lezioni saranno utilizzati come modalità di supporto all'apprendimento.
  

La frequenza a questa attività didattica è obbligatoria; il requisito minimo di frequenza per essere ammessi all'esame finale è del 60% delle lezioni. Per i Corsi Integrati (CI), il requisito di frequenza del 60% si riferisce all'importo totale dei C.I.. Gli studenti che non raggiungono il requisito minimo di frequenza non saranno ammessi all'esame finale del corso e dovranno frequentare nuovamente le relative lezioni durante l'anno accademico successivo. I docenti possono autorizzare assenze giustificate dietro presentazione di idonea documentazione giustificativa, in caso di malattia o gravi motivi. Le assenze giustificate non vengono conteggiate nel registro delle presenze di uno studente per determinare il requisito minimo di frequenza.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Gli studenti saranno valutati tramite esame scritto.

L'esame scritto consiste in 31 quiz a risposta multipla (15 domande per ogni modulo più una domanda selezionata in maniera casuale da uno dei due moduli) con una sola risposta esatta per domanda . Gli studenti riceveranno 1 punto per ogni risposta esatta e 0 punti per ogni risposta incorretta o assente.

Il tempo a disposizione degli studenti per la prova scritta è di 30 minuti. Durante la prova non è ammesso l'uso di materiale di supporto, quale libri di testo, appunti, supporti informatici. Il punteggio massimo ottenibile fornendo tutte risposte esatte è quindi pari a 30 e lode. La prova si intende superata con un punteggio minimo di 18/30.

Il voto finale del Corso Integrato di Biologia sarà calcolato come media ponderata dei voti ottenuti nei moduli di Biologia Applicata e Biologia Molecolare in base ai crediti formativi (CFU) di ogni modulo.

Strumenti a supporto della didattica

Tutto il materiale didattico presentato verrà reso disponibile agli Studenti tramite la piattaforma Virtual Learning Environment.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Gabriele Matteo D'Uva

Consulta il sito web di Carmen Miano