Il corso si propone di fornire gli strumenti teorici e metodologici che consentano di affrontare in modo adeguato problemi attuali di ricerca nel campo della biologia molecolare della cellula. In particolare verranno approfondite le conoscenze sui principali meccanismi cellulari e molecolari che regolano i processi biologici alla base della vita e della morte della cellula. Gli argomenti affrontati consentiranno di individuare i processi biologici come determinanti il corretto funzionamento cellulare e comprendere il nesso tra alterazioni delle strutture cellulari ed importanti patologie. Saranno discusse le teorie più aggiornate riguardanti: l'analisi molecolare dei genomi, il controllo dell'espressione genica, la regolazione del ciclo cellulare, l'analisi delle cellule nel loro contesto sociale. Verranno inoltre ripresi ad approfonditi i concetti teorici e pratici alla base delle più importanti tecniche di biologia molecolare, indicandone le loro più recenti applicazioni in campo biomedico.

The aim of the course is to provide the theoretical and methodological tools to adequately address the current problems of research in the field of molecular biology of the cell. In particular, will be analyzed the understanding of the main cellular and molecular mechanisms that regulate the biological processes underlying the cell life and death. The topics covered will allow to identify biological processes determining the proper functioning of cells and understand the relationship between alterations in cellular structures and important diseases. It will discuss the latest theories concerning: molecular analysis of genomes, control of gene expression, the cell cycle regulation, cell analysis in their social context. Will also be analyzed theoretical and pratical concepts at the base of the most important techniques of molecular biology, indicating their most recent applications in the biomedical field.

Parte prima:
Le componenti del genoma umano.
Organizzazione strutturale dei cromosomi eucariotici.
I cromosomi a spazzola e i cromosomi politenici.
Il compattamento del DNA cromosomico nelle fibre di cromatina, i nucleosomi.
La regolazione della struttura della cromatina.
Il numero dei geni, le famiglie geniche: i geni per le globine, l'RNA ribosomale ed il tRNA.
Sequenze ripetute in tandem: il DNA satellite, micro satellite e minisatellite.
Sequenze ripetute disperse nel genoma: le sequenze SINES e LINES.
Gli introni e le regioni intergeniche.
Il mantenimento della sequenza del DNA: la ricombinazione omologa, la trasposizione e la ricombinazione sito-specifica conservativa.
La frequenza di mutazione e la riparazione del DNA.
Metodi per l'identificazione di sequenze geniche: cenni storici e tecniche attuali per il sequenziamento del DNA.
Parte seconda:
La regolazione dell'espressione dei geni eucariotici.
Relazione tra il microambiente nucleare ed espressione genica.
Meccanismi epigenetici: modificazioni degli istoni e metilazione del DNA.
Le RNA polimerasi eucariotiche, i promotori e gli enhancers.
I fattori di trascrizione e i coattivatori, i fattori di trascrizione tessuto specifici.
Tecniche principali per lo studio dell'interazione tra fattori di trascrizione e DNA.
Regolazione dell'espressione genica: i microRNA.
Silenziamento dell'espressione genica: RNA antisenso e RNA interference: metodi di studio e potenziali applicazioni cliniche.
Sintesi, maturazione e degradazione dell'mRNA.
Il non-sense mediated decay: l'approccio read-through per il trattamento di patologie genetiche.
Il trascrittoma, il proteoma e il secretoma.
Parte terza:
Il ciclo cellulare: meccanismi molecolari che controllano la divisione e la crescita cellulare.
Checkpoints del ciclo cellulare.
Eventi che perturbano la progressione del ciclo cellulare.
Modelli per lo studio del ciclo cellulare.
La morte cellulare: apoptosi, autofagia e necrosi.
De-regolazione del ciclo cellulare e cancro.
Le basi molecolari del comportamento delle cellule cancerose.
Le cause del cancro.
Il cancro come processo microevolutivo.
Strategie per combattere il cancro: presente e futuro.

ENGLISH VERSION
PART ONE:
The components of the human genome.
Structural organization of eukaryotic chromosomes.
The lamp brush chromosomes and the polytene chromosomes.
The compaction of chromosomal DNA into chromatin fibers, the nucleosomes.
The organization of chromatin structure.
The number of genes, the gene families: the globin genes, ribosomal RNA and tRNA.
Tandem repeated sequences: the satellite, micro satellite and minisatellite DNA.
Repeated sequences dispersed throughout the genome sequenze: SINES and LINES.
Introns and intergenic regions.
The maintenance of the DNA sequence: homologous recombination, transposition and conservative site-specific recombination.
The frequency of mutation and DNA repair.
Methods for the identification of gene sequences: historical and current techniques for DNA sequencing.
PART TWO:
Regulation of eukaryotic gene expression.
Relationship between the nuclear microenvironment and gene expression.
Epigenetic mechanisms: histone modifications and DNA methylation.
Eukaryotic RNA polymerases, promoters and enhancers.
Transcription factors and coactivators, the tissue-specific transcription factors.
Techniques for studying transcription factors and DNA interactions.
Regulation of gene expression: the microRNA.
Silencing of gene expression: RNA antisense and RNA interference: methods and potential clinical applications.
Synthesis, maturation and mRNA decay.
The nonsense mediated decay: the read-through approach for genetic diseases treatment.

PART THREE:
The cell cycle: molecular mechanisms that control cell growth and division.
Cell cycle checkpoints.
Events which disrupt the cell cycle progression.
Models for cell cycle study.
Cell death: apoptosis, autophagy and necrosis.
De-regulation of cell cycle and cancer.
The molecular basis of the behavior of cancer cells.
The causes of cancer.
Cancer as a microevolutionary process.
Strategies to fight cancer: present and future.

Materiale di supporto alla didattica verrà consegnato durante le lezioni.
Material to support teaching will be given in class.

Modalità didattiche

Lezioni frontali, mediante visualizzazione di slides e videofilmati. 

Una parte delle lezioni verrà svolta mediante presentazione da parte degli studenti di pubblicazioni scientifiche di argomento inerente a quanto trattato nelle lezioni frontali, con particolare riguardo a tematiche di base e a ricerche di carattere innovativo e contenenti concetti emergenti di biologia molecolare e cellulare.
The course will consist in lectures and video films display.
Part of the lectures will be performed by student presentations of scientific publications relating to basic and innovative emerging concepts of molecular and cellular biology researches.

Testi di studio

TESTO CONSIGLIATO:

 

Biologia Molecolare della Cellula.
B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter. Zanichelli. Quinta edizione.
TESTI UTILI PER LA CONSULTAZIONE:
Biologia Molecolare del gene.
J. Watson, T. Baket, S. P.Bell, A. Gann, M. Levine, R. Losick. Zanichelli. Sesta edizione.
Il gene X.
B. Lewin, J.E. Krebs, E.S. Goldstein, S.T. Kilpatrick. Zanichelli.
Biologia molecolare del cancro.Meccanismi Bersagli Terapie.
L. Pecorino. Zanichelli

Modalità di
accertamento

Esame orale.
Oral examination (can be either in English or Italian)

La valutazione finale del percorso formativo verrà effettuata tramite verifica orale. Durante il corso verranno esposti da parte degli studenti, mediante presentazioni power-point, articoli scientifici. Tale esposizione verrà considerata parte integrante della valutazione finale dello studente in sede d'esame.
The final evaluation of the course will be done through an oral examination. The students power-point presentations of scientific articles will be considered as integral part of the final evaluation.

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.

Modalità didattiche

Gli stessi degli studenti frequentanti

Testi di studio

Gli stessi degli studenti frequentanti