B6302 - MOLECULAR BASIS OF GENOME EDITING

Contenuti

Introduzione su concetti di base riguardanti gli acidi nucleici contenuti nella cellula. Struttura chimica degli acidi nucleici. Strutture fisiche delle molecole di DNA e RNA. Codice genetico, geni e genomi. Struttura fisica del materiale genetico: cromosomi (cromatina) batterica, cromatina eucariotica, strutture cromatiniche di ordine superiore.

Ricombinazione del DNA. Ruolo biologico della ricombinazione omologa. Meccanismi molecolari della ricombinazione omologa in cellule batteriche e in cellule eucariotiche. Ricombinazione non-omologa. Ricombinazione sito-specifica.

Meccanismi di riparazione del DNA. Tipi di lesioni del DNA. Pathways e meccanismi di riparo del DNA: DNA fotoliasi, Nucleotide Excision Repair, Base Excision Repair, Mismatch Repair. Meccanismi di riparo di rotture a doppio filamento del DNA (double-strand breaks): Nonhomologous end-joining e homologous recombination repair.

Approcci convenzionali utilizzati per il genome-editing: ricombinazione omologa, metodi chimici e approcci basati sulle homing endonucleases.

Approcci di genome-editing basati su metodologie moderne che utilizzano nucleasi sequenza-specifiche interamente proteiche: mega-nucleasi, nucleasi zinc-finger (ZFN) e Transcription Activator-Like Effector Nucleases (TALENs).

Approcci di genome-editing basati su metodologie che utilizzano nucleasi guidate da RNA: Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR-CAS systems).

Esempi di applicazioni dei vari sistemi in diversi ambiti.

Parte di laboratorio: esercitazione a postazione singola di biologia molecolare in cui si utilizza il sistema CRISPR-Cas per targettare in modo specifico un gene d’interesse presente nel genoma di Escherichia coli.

Testi/Bibliografia

Zlatanova, Jordanka, Kensal E. Holde. Molecular Biology, 2nd Edition. Garland Science, 20230421. VitalBook file.

Reviews e articoli scientifici scelti in letteratura.

Metodi didattici

Lezioni frontali, analisi e discussione in aula sugli argomenti trattati e su articoli scientifici.

Presentazioni PowerPoint riassuntive.

Gruppi di lavoro e sessioni interattive per la verifica dell'apprendimento in itinere mediante strumenti di didattica innovativa.

Laboratorio didattico di biologia molecolare a postazione singola.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova d’esame mira a verificare il raggiungimento dei principali obiettivi didattici:

1) analizzare e discutere con padronanza argomenti riguardanti i meccanismi di base e le applicazioni di tali metodologie;

2) comprendere ed analizzare criticamente la letteratura biomolecolare.

La prova di accertamento consisterà in un colloquio orale su tre quesiti riguardanti diverse parti del programma (verifica degli obiettivi formativi 1 e 2). Per ogni quesito lo studente riceve un voto, in base alla capacità dimostrata di esporre in modo sintetico e compiuto le specifiche tematiche, con alcuni spunti di analisi critica. I diversi voti parziali concorrono al voto finale in trentesimi.

I criteri utilizzati per la valutazione dell’acquisizione delle conoscenze e competenze sono: 1) comprensione degli argomenti; 2) completezza delle conoscenze acquisite; 3) utilizzo di un linguaggio appropriato durante l'esposizione orale e capacità di sintesi dei concetti; 4) capacità di collegamento tra i diversi argomenti trattati.

Strumenti a supporto della didattica

Per gli studenti che frequentano il corso verrà messo a disposizione tutto il materiale utilizzato per le lezioni frontali (presentazioni ppt, articoli/review e capitoli di libro/monografie) e per le attività di laboratorio (presentazione delle esercitazioni e relative dispense).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Davide Roncarati