PRESENTAZIONE

Il corso di Biologia Molecolare è volto a fornire informazioni sui meccanismi di controllo dell'espressione genica negli eucarioti e fornire una panoramica sulle tecniche di biologia molecolare utilizzate correntemente nei laboratori di diagnostica e di ricerca.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il modulo di biologia molecolare si propone di dare una visione sistematica e organica dei processi che sottostanno al controllo dell'espressione genica negli eucarioti, anche mediante il confronto con i meccanismi procariotici. Particolare enfasi verrà data ai meccanismi di controllo post-trascrizionali, come maturazione, esportazione, localizzazione, stabilità degli RNA messaggeri.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO)

Il corso si prefigge di fare acquisire conoscenze sulla organizzazione strutturale e funzionale del genoma eucariotico e dei meccanismi che presiedono alla sua stabilità, in particolare accuratezza della replicazione, riparazione del DNA e patologie connesse al loro malfunzionamento. Particolare risalto è dato ai meccanismi di regolazione dell'espressione genica, sia nei batteri, sia negli eucarioti. Il corso si prefigge inoltre di fornire informazioni sulle tecniche di biologia molecolare più comunemente utilizzate nei laboratori diagnostici.

MODALITA' DIDATTICHE

lezioni frontali

PROGRAMMA/CONTENUTO

Complessità dei genomi eucariotici: livelli di codifica dell'informazione genetica. Cenni sulla composizione del genoma umano. Sequenze ripetute. Il DNA satellite. La dinamica delle sequenze ripetute semplici. 

Controllo dell'espressione genica: Punti di controllo dell'espressione genica negli eucarioti. Confronto con gli schemi regolativi procariotici. 

Regolazione delle RNApolimerasi eucariotiche. I promotori basali della RNA polimerasi II. Fattori di trascrizione “generali” e tessuto specifici. Intensificatori e silenziatori. Il promotore eucariotico come integratore di informazione. Modificazioni covalenti degli istoni e rimodellamento della cromatina. Controlli ad ampio raggio, LCR e isolatori.

Regolazione dello splicing. Accoppiamento dei processi di trascrizione, individuazione delle giunzioni di splicing e terminazione della trascrizione. Splicing alternativo come meccanismo di regolazione. Sequenze consenso degli introni dei messaggeri e considerazioni sull'ordine di splicing.

Controlli post trascrizionali: stabilità dei messaggeri. I microRNA come regolatori dell'espressione genica.

La traduzione: generalità. Livelli di controllo dell'accuratezza della traduzione: il ruolo di EF1 ed EF2. Meccanismi di controllo di inizio della traduzione.

Lo studio dei geni e dei genomi: generalità. Tecniche di isolamento dei geni. Le tecniche del DNA ricombinante. Plasmidi e enzimi di restrizione. Diagramma di flusso di un tipico clonaggio genico. Genoteche di varia natura: come costruirle e come sfruttarle.

Le tecniche di ibridazione degli acidi nucleici: screening di library, southern- e northern-blot. Ibridazione in situ e FISH. I microarray ed il loro uso nell'analisi dell'espressione genica a livello clinico. Cenni sui classificatori e sul clustering gerarchico dei dati di espressione genica da microarray.

La PCR: generalità e applicazioni. Il ciclo di PCR tipico ed i parametri rilevanti in un ciclo di amplificazione. Il disegno dei primers. La PCR-real time e la quantificazione degli acidi nucleici. Curve di calibrazione e il problema dei geni housekeeping. Cenni su PCR digitale.

Il sequenziamento del DNA: le origini del metodo. Tecnica di Sanger e sue modifiche nei sequenziatori automatici. Le tecniche di sequenziamento di nuova generazione. PCR in emulsione e bridged PCR. Tecnologie di sequenziamento tramite pyrosequencing, IonTorrent e reversible terminators. 

Tecniche manipolazione dell'espressione genica. Trasfezione in cellule eucariotiche. Proteine fluorescenti e geni di resistenza ad antibiotici come geni reporter. Trasferimento genico somatico con i vettori retro- e lentivirali. Abrogare l'espressione di un gene: possibili strategie. I microRNA artificiali. I sistemi di manipolazione basati su CRISPR-CAS. Ricombinazione omologa e ricombinazione sito-specifica. La costruzione di linee transgeniche KO.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

L'essenziale di Biologia Molecolare della Cellula (Alberts et al.)

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

PAOLO MALATESTA

SARA TAVELLA (Presidente e Coordinatore di corso integrato)

LEZIONI

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame prevede una prova scritta, costituita da un questionario di 15 domande a scelta multipla da effettuarsi in 30 minuti. Dal momento che le domande sono volte a valutare la capacità dello studente di utilizzare le conoscenze apprese, piuttosto che la fedeltà di memorizzazione delle nozioni impartite, le domande saranno formulate in modo da prevedere l'uso integrato degli argomenti coperti dal corso e gli studenti potranno utilizzare liberamente appunti e libri per risolvere i problemi.

Calendario appelli