OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Approfondimento di aspetti strutturali e funzionali della cellula eucariote, con particolare riferimento a comunicazione e movimento cellulare

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La biologia cellulare è una disciplina molto ampia, e vari aspetti sono trattati nell’ambito di diversi insegnamenti. Questo insegnamento si prefigge di approfondire i componenti ed i processi cellulari che determinano struttura, organizzazione, specializzazioni e movimento cellulare;  inoltre sono presi in esame i meccanismi cellulari che svolgono un ruolo nella regolazione dell’espressione genica, con particolare attenzione al ruolo dei microRNA nella regolazione post-trascrizionale e post-traduzionale e alle tecniche sperimentali di biologia cellulare per lo studio di tali meccanismi nelle cellule animali eucariotiche.

Lo studio dei processi cellulari sarà affrontato sia da un punto di vista teorico, delineando il ruolo di diversi meccanismi sia in condizioni fisiologiche che nella patologia, sia da un punto di vista pratico, guidando lo studente allo studio dei meccanismi cellulari mediante la descrizione di approcci sperimentali a complessità progressivamente crescente (espressione di proteine in vitro, produzione di cellule staminali indotte, organoidi).

Lo studente sarà in grado di descrivere:

1 - la struttura proteica, l’interazione e le modifiche post-traduzionali dei costituenti citoscheletrici, delle famiglie di proteine regolatrici e dei motori molecolari a questi associate.

2 - funzioni, meccanismi di formazione e mantenimento delle principali strutture e specializzazioni cellulari che coinvolgono gli elementi citoscheletrici.

3 - principali proteine coinvolte nella polarizzazione delle cellule e dei tessuti, indicando le loro interazioni.

4  - alcuni esempi di tipi cellulari altamente organizzati, facendo riferimento a meccanismi di differenziamento e specializzazione cellulare.

5 - la vita di una proteina mediante i processi coinvolti dalla sua nascita alla sua eliminazione, in particolare il ruolo dei microRNA e il loro coinvolgimento nei pathways cellulari, riuscendo così a visualizzare la complessità delle interazioni intracellulari.

6 - la risposta cellulare a una proteina malfunzionante e la conseguenza del malfunzionamento di questi meccanismi, con particolare attenzione alle proteine da aggregazione e ai difetti di autofagia.

Inoltre lo studente sarà in grado di scegliere il tipo di approccio sperimentale adatto per lo studio dei processi coinvolti nella regolazione dell’espressione genica.

MODALITA' DIDATTICHE

48 ore di lezioni frontali erogate mediante presentazioni multimediali

PROGRAMMA/CONTENUTO

• Cenni sul concetto di organizzazione cellulare con esempi.

• Motori molecolari: dineine, chinesine, miosine.

• Actina G e F, nucleazione, tread milling, proteine che interagiscono con l’actina. Fibre da stress: costituenti, significato, interazione con il nucleo. Microvilli: molecole coinvolte, differenziamento degli enterociti, patologie legate ai microvilli intestinali, stereociglia nelle cellule capellute dell’orecchio.

• Tubulina, formazione dei microtubuli, catastrofe e salvataggio, proteine che interagiscono con la tubulina, modifiche post traduzionali. Tipi di assonema. Il centriolo: duplicazione, ruolo nella formazione del ciglio primario, docking del centriolo. Ciglia sensoriali, ciglia mobili. Il trasporto intraflagellare. Esempi di ciglia primarie e sensoriali: ciglia nodali, kinociglia, il pathway Sonic Hedgehog, ciglia olfattive, le ciglia primarie nella ricezione della luce: coni e bastoncelli. Sindrome di Usher.

• La polarità planare cellulare - definizione, complessi proteici coinvolti.

• Cell signaling tramite processi cellulari - Il citonema, il tunneling nanotubes, nanotubi basati su microtubuli, airinema.

• Filamenti intermedi - Definizione, struttura generale. Le cheratine. Nucleo e sensibilità meccanica.

• Cenni generali sulla regolazione dei livelli di una proteina (trascrizione del gene, stabilità del messaggero, modifiche post-trascrizionali e post-traduzionali); descrizione dei microRNA (sequenze riconosciute, famiglie, ruolo nella fisiologia e nella patologia), descrizione di alcuni software di predizione di geni con sequenze bersaglio di microRNA.

• Meccanismo di eliminazione delle proteine: sistema ubiquitina proteasoma (UPS); descrizione del processo enzimatico ed esempi di funzionamento; regolazione del processo da parte di miroRNA.

• Meccanismo di eliminazione delle proteine: autofagia; descrizione delle fasi, ruolo nella fisiologia della cellula; regolazione del processo da parte di microRNA; esempi di patologie da difetto di autofagia.

• Proteine da aggregazione (omopolimeriche e non omopolimeriche) e ruolo dei meccanismi di eliminazione nelle patologie correlate.

• Approcci sperimentali per lo studio dei processi cellulari di regolazione dell’espressione di una proteina: utilizzo di plasmidi per l’analisi dell’attività trascrizionale del gene e della stabilità del messaggero, analisi dell’effetto di microRNA, funzionamento di UPS e autofagia con uso di attivatori e inibitori).

• Identificazione di target molecolari e messa a punto di saggi funzionali: esempi di saggi cell-based e high throughput basati su processi cellulari per lo screening di librerie di molecole.

• Introduzione alle cellule staminali, metodi di produzione delle cellule staminali indotte, applicazioni in vari ambiti della ricerca.

• Introduzione allo sviluppo di organoidi e loro applicazioni; esempi di vari organoidi prodotti in particolare gli organoidi intestinali

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Tutte le diapositive utilizzate durante le lezioni sono disponibili su AulaWeb al termine di ogni ciclo di lezioni.

Un supporto allo studio di alcune parti del corso è fornito dal testo Alberts - Biologia molecolare della Cellula - Zanichelli

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

SARA FERRANDO (Presidente)

MARIO PESTARINO (Presidente)

TIZIANA BACHETTI

SIMONA CANDIANI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Per orari consultare il seguente link:http://www.distav.unige.it/ccsbio/orario-lezioni-bms

Orari delle lezioni

BIOLOGIA CELLULARE

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L’esame consiste in una prova orale.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

I dettagli sulle modalità di preparazione per l’esame e sul grado di approfondimento richiesto per ogni argomento sono forniti nel corso delle lezioni. L’esame orale verterà sugli argomenti trattati durante le lezioni frontali e avrà lo scopo di valutare sia la corretta comprensione degli argomenti, sia la capacità dello studente di applicare quanto acquisito mediante l’impostazione e svolgimento a livello teorico di un esperimento funzionale.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

La frequenza regolare è fortemente raccomandata