Il corso si propone di fornire agli studenti conoscenze sulle basi molecolari dei processi genetici fondamentali e principi teorici per comprendere ed applicare alcune metodologie finalizzate ad isolare e caratterizzare i geni e valutarne l'espressione.
Saranno, pertanto, considerati obiettivi formativi qualificanti:
• il raggiungimento di una conoscenza approfondita e integrata della struttura e funzione dei geni, con particolare riferimento ai meccanismi molecolari che ne regolano l'espressione, nei procarioti e negli eucarioti;
• l'acquisizione di conoscenze teoriche e competenze pratiche di alcune delle principali tecniche di manipolazione ed analisi degli acidi nucleici.

1. Acidi nucleici: DNA ed RNA
1.1 Identificazione del materiale genetico.
1.2 Chimica degli acidi nucleici.
1.3 DNA: struttura primaria, secondaria, terziaria e relative proprietà.
1.4 Topologia del DNA.
1.5 RNA: struttura e funzioni (ribozimi).
2. Replicazione del DNA
2.1 Caratteristiche ed enzimologia della replicazione del DNA.
2.2 Replicazione del genoma batterico.
2.3 Replicazione del genoma mitocondriale.
2.4 Replicazione dei genomi virali.
2.5 Replicazione del genoma delle cellule eucariotiche.
3. Mutabilità e riparazione del DNA
3.1 Errori di replicazione e loro riparazione.
3.2 Danni al DNA e potenziali cause: agenti endogeni ed esogeni.
3.3 Meccanismi di riparo del DNA danneggiato: riparazione tramite inversione diretta del danno; riparazione per escissione di basi e/o nucleotidi; riparazione tramite ricombinazione; riparazione degli appaiamenti errati e delle rotture della doppia elica; accoppiamento fra trascrizione e riparazione.
4. Riarrangiamenti del DNA (meccanismi molecolari)
4.1 Ricombinazione omologa.
4.2 Ricombinazione sito-specifica.
4.3 Trasposizione.
5. Sintesi di RNA da stampi di DNA: trascrizione
5.1 Le RNA polimerasi e le fasi della trascrizione.
5.2 Trascrizione nei procarioti: modello dell'operon; controllo positivo e negativo della trascrizione; attenuazione trascrizionale.
5.3 Trascrizione negli eucarioti: RNA polimerasi e relativi promotori e fattori di trascrizione.
5.4 Maturazione dell'mRNA: splicing; capping; poliadenilazione; editing.
5.5 Maturazione di rRNA e tRNA.
5.6 Meccanismi di degradazione dell'RNA.
6. Dall'RNA alle proteine: traduzione
6.1 Codice genetico; mRNA; tRNA; ribosomi.
6.2 Traduzione nei procarioti: inizio, allungamento, terminazione.
6.3 Traduzione negli eucarioti.
6.4 Modificazioni post-traduzionali e smistamento delle proteine neosintetizzate.
6.5 Chaperon molecolari e folding delle proteine.
7. Struttura e funzionamento dei geni negli eucarioti superiori
7.1 Cromatina; introni.
7.2 Principi di regolazione dell'espressione genica.
7.3 Regolazione a livello genomico: alterazioni selettive del DNA; condensazione e decondensazione della cromatina; modificazioni covalenti degli istoni.
7.4 Regolazione trascrizionale: enhancer; silencer; elementi di risposta nel DNA; fattori di trascrizione gene-specifici e loro regolazione.
7.5 Regolazione post-trascrizionale: maturazione, esportazione dal nucleo e stabilità dell'RNA messaggero.
7.6 Regolazione traduzionale e post-traduzionale.
7.7 Strategie di modulazione dell'espressione genica: microRNA; RNA interference; antisenso; decoy.
8. Tecnologia del DNA ricombinante
8.1 Clonaggio del DNA: enzimi; vettori; cellule ospiti.
8.2 Principali strategie di identificazione e analisi del DNA ricombinante.
8.3 Transfezione di DNA esogeno in cellule eucariotiche.
9. Tecniche di analisi dell'espressione genica
9.1 Ibridazione in situ.
9.2 Northern blotting.
9.3 RNase protection assay.
9.4 RT-PCR.
9.5 Microarrays.

Modalità didattiche

Lezione frontale (7 CFU); laboratorio (1 CFU).

Obblighi

Obbligo di frequenza delle attività di laboratorio, per almeno 2/3 della loro durata.

Testi di studio

• R. F. Weaver. Biologia molecolare, McGraw-Hill, 2009.
• J. D. Watson , T. A. Baker, S. P. Bell, A. Gann, M. Levine, R. Losick. Biologia molecolare del gene, Zanichelli, 2009.
• L. A. Allison. Fondamenti di biologia molecolare, Zanichelli, 2008.
• G.M. Cooper, R.E. Hausman. La cellula. Un approccio molecolare, Piccin, 2009.
• J. D. Watson, A.A. Caudy, R.M. Myers, J.A. Witkowski. DNA ricombinante, Zanichelli, 2009.
• G. Melino, G. Ciliberto. Argomenti di biologia molecolare, SEU, 2006.

Modalità di
accertamento

Esame orale.

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.