OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento di Biologia Cellulare e dello Sviluppo ha lo scopo di approfondire le conoscenze della cellula descrivendo nel dettaglio i processi biologici che regolano la comunicazione sia intercellulare che intracellulare tra i diversi compartimenti con particolare attenzione in ogni processo alla regolazione dell’espressione genica sia in condizioni fisiologiche che patologiche e durante lo sviluppo.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La Biologia Cellulare e dello Sviluppo ha lo scopo di approfondire le interazioni tra i diversi componenti cellulari, in particolare quelle che svolgono un ruolo nella regolazione dell’espressione genica, sia termini di produzione che di eliminazione delle proteine. Partendo dai meccanismi che regolano l’interazione tra l’ambiente extracellulare ed il nucleo con la finalità ultima della regolazione dell’espressione genica, si passerà ad analizzare altri pathways deputati alla regolazione dell’espressione genica mediante RNA non codificate e meccanismi di controllo di qualità delle proteine. Questo porterà quindi ad affrontare l’argomento della risposta cellulare alla formazione di aggregati proteici, i metodi utilizzabili per studiare questi processi a partire dalle colture cellulari fino alle cellule staminali e agli organoidi. Verranno approfonditi i meccanismi delle transizioni epitelio-mesenchima e mesenchima-epitelio e i meccanismi di comunicazione intercellulare e di migrazione. Una particolare attenzione verrà data al ruolo del citoscheletro in tutti i processi analizzati.
Ogni argomento sarà collegato ai precedenti e lo studente alla fine dell’insegnamento sarà in grado di connettere tutte le nozioni acquisite, di comprendere come le reti di segnali cellulari siano strettamente integrate e come il citoscheletro partecipa alla regolazione dei segnali intra ed extra-cellulari.
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 e nello sviluppo, sia da un punto di vista pratico, guidando con esempi pratici lo studente allo studio dei meccanismi cellulari.

PREREQUISITI

Per meglio comprendere tutti gli argomenti dell’insegnamento, è’ richiesto che lo studente abbia acquisito le conoscenze di base di citologia, biologia dello sviluppo,  genetica e biologia molecolare.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali mediante l’utilizzo di presentazioni multimediali.

Si rimanda all'istanza AulaWeb specifica dell'insegnamento per eventuali aggiornamenti a causa di variazioni della situazione sanitaria ed epidemiologica.

PROGRAMMA/CONTENUTO

1. Interazioni tra nucleo e citoscheletro nella regolazione dell'espressione genica in risposta a stimoli esterni (mechanosensing-mechanotransduction)
2. Classificazione e funzionamento dei tipi di RNA non codificante nell'espressione genica (microRNA, long ncRNA, circ-RNA) e ruolo nello sviluppo (es. inattivazione del cromosoma X)
3. Sistema ubiquitina-proteasoma: funzionamento, regolazione, assemblaggio
4. Sistemi di controllo di qualità della cellula (UPR, ERAD, RQC)
5. Tipi di autofagia (microautofagia, mediata da chaperone, macroautofagia, organellofagia ubiquitina indipendente e dipendente); ruolo dell’autofagia nella riproduzione.
6. Ruolo del citoscheletro nella macroautofagia: microfilamenti e microtubuli nella formazione degli autofagosomi e nel trasporto delle vescicole.
7. Regolazione reciproca tra autofagia e apoptosi (ruolo delle proteine autofagiche, del citoscheletro e degli autofagosomi)
8. Proteine da aggregazione e risposta cellulare
9. Descrizione di tools cellulari e molecolari per lo studio dei meccanismi analizzati (plasmidi sensori per valutare il funzionamento del sistema UPS, dell’autofagia, plasmidi reporter per studiare l’effetto di microRNA, pianificazione di approcci sperimentali ed esempi)
10. Migrazione cellulare: espressione genica differenziale, citoscheletro e regolazione della formazione delle adesioni focali, migrazione in 2D e 3D, singola e collettiva. Modificazioni post-traduzionali del citoscheletro. Migrazione cellulare durante l’embriogenesi e conseguenze dei difetti di migrazione cellulare.
11. Sistemi a complessità crescente per lo studio di processi di biologia cellulare (colture cellulari monostrato, 2D, 3D, organoidi, sistemi 4D).
12. Cellule staminali: classificazione, caratteristiche; produzione e utilizzo di cellule pluripotenti staminali indotte (iPSCs) e delle MSCs con particolare attenzione al loro secretoma
13. Transizione epitelio mesenchima e mesenchima epitelio: eventi che caratterizzano i due processi e i meccanismi di regolazione reciproca e il loro ruolo nella generazione delle iPSCs
14. Comunicazione intercellulare tramite processi cellulari citonema e "tunneling nanotubes": ruolo del citoscheletro nella loro formazione; utilizzo di questi meccanismi nella segnalazione tra le cellule staminali e nella propagazione di aggregati proteici o di organelli tra neuroni ed astrociti. Ruolo nella segnalazione elettrica durante l’embriogenesi.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Per ogni lezione verranno forniti su AulaWeb articoli inerenti l’argomento oltre alle diapositive di ogni lezione.

Per alcuni argomenti può essere utilizzato il libro Bruce Alberts Alexander Johnson Julian Lewis David Morgan Martin Raff Keith Roberts Peter Walter “Biologia molecolare della cellula”, ed. Zanichelli