Il corso si propone di introdurre lo studente alla Biologia Molecolare classica, ovvero alla scienza che studia i geni e le loro attività a livello molecolare. Gli argomenti trattati includono duplicazione, riparo e trascrizione del DNA, sintesi proteica e ricombinazione genetica. Ampio spazio verrà dedicato ai molteplici meccanismi che regolano l'espressione genica, nei procarioti e negli eucarioti, con particolare attenzione ad alcuni aspetti in continua evoluzione, come le regolazioni epigenetiche e il ruolo di diversi tipi di RNA non codificanti. Successivamente, le lezioni tratteranno le basi teoriche delle principali tecniche usate in biologia molecolare per l'analisi dell'espressione genica.

1. Acidi nucleici: DNA e RNA
1.1 Identificazione del DNA come materiale genetico.
1.2 Chimica degli acidi nucleici.
1.3 Strutture primaria, secondaria, terziaria del DNA 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 e ciclo cellulare.
3. Danni al DNA e meccanismi di riparo
3.1 Tipi di danno al DNA e loro conseguenze.
3.2 Danni causati da agenti endogeni ed esogeni.
3.3 Meccanismi di riparo del DNA: riparazione tramite inversione diretta del danno; riparazione per escissione (BER, NER, TC-NER); riparazione tramite ricombinazione; riparazione degli appaiamenti errati; riparo delle rotture della doppia elica (DSB).
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 Caratteristiche generali e componenti chiave della trascrizione: RNA polimerasi; promotori.
5.2 Il meccanismo della trascrizione nei procarioti: inizio, allungamento, terminazione.
5.3 Trascrizione negli eucarioti: RNA polimerasi e relativi promotori; fattori di trascrizione.
5.4 Maturazione dell'RNA messaggero: splicing; capping; poliadenilazione; editing.
5.5 Maturazione dei precursori di rRNA e tRNA.
5.6 Meccanismi di degradazione dell'RNA.
6. Dall'RNA alle proteine: traduzione
6.1 Codice genetico.
6.2 Struttura e funzione dei maggiori attori della traduzione: mRNA; tRNA; ribosomi.
6.3 Il meccanismo della traduzione nei procarioti: inizio, allungamento, terminazione.
6.4 Traduzione negli eucarioti.
6.5 Folding, modificazioni post-traduzionali e smistamento delle proteine.
7. Regolazione dell’espressione genica nei procarioti
7.1 Il modello dell'operon: Lac operon; Trp operon. Controllo negativo e positivo della trascrizione; attenuazione trascrizionale.
7.2 Regolazione genica del fago lambda durante il ciclo litico e lisogenico.
7.3 Regolazione a livello traduzionale.
7.4 Ribointerruttori.
7.5 Il sistema CRISPR cas.
8. Struttura e funzionamento dei geni negli eucarioti superiori
8.1 Diversi livelli di regolazione dell'espressione genica.
8.2 Regolazione a livello genomico: alterazioni selettive del DNA; rimodellamento della cromatina; modificazioni covalenti degli istoni ("codice istonico").
8.3 Regolazione trascrizionale: enhancer; silencer; fattori di trascrizione gene-specifici.
8.4 Regolazione post-trascrizionale: maturazione, esportazione dal nucleo, traduzione e stabilità dell'RNA messaggero.
8.5 Regolazione ad opera di piccoli RNA non codificanti: microRNA; siRNA; PIWI-interacting RNA (piRNA).
9. Tecniche di analisi dell'espressione genica
9.1 Ibridazione in situ.
9.2 Northern blotting.
9.3 Ribonuclease protection assay (RPA).
9.4 Reverse transcription (RT)-PCR.
9.5 Real-time PCR.
9.6 Microarrays.
 

Nessuna.

Al termine del corso, lo studente dovrà dimostrare di:

• aver acquisito una buona conoscenza dei principi chiave e meccanismi di base della biologia molecolare;
• comprendere e saper discutere di argomenti inerenti a espressione genica, replicazione e riparo del DNA, struttura del genoma e della cromatina, RNA regolatori;
• conoscere i molteplici meccanismi di regolazione che stanno alla base dell’espressione genica nei procarioti e negli eucarioti;
• avere familiarità con le più comuni tecniche di biologia molecolare di analisi dell’espressione genica e con la loro applicazione;
• essere in grado di incrementare autonomamente la conoscenza di nuovi aspetti emergenti nell’ambito della biologia molecolare.

Il materiale didattico predisposto dalla/dal docente in aggiunta ai testi consigliati (come ad esempio diapositive, dispense, esercizi, bibliografia) e le comunicazioni della/del docente specifiche per l'insegnamento sono reperibili all'interno della piattaforma Moodle › blended.uniurb.it

Una esperienza di laboratorio sarà programmata durante lo svolgimento del corso.

Modalità didattiche

Lezioni frontali.
Una esperienza di laboratorio sarà programmata durante lo svolgimento del corso.

Obblighi

Gli studenti hanno l'obbligo di frequenza delle attività di laboratorio.

Testi di studio

• J.D. Watson, T.A. Baker, S.P. Bell, A. Gann, M. Levine, R. Losick. BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE, Zanichelli, 2015.
• F. Amaldi, P. Benedetti, G. Pesole, P. Plevani. BIOLOGIA MOLECOLARE, Casa Editrice Ambrosiana, 2014.
• N. L. Craig, O. Cohen-Fix, R. Green, C. W. Greider, G. Storz, C. Wolberger. BIOLOGIA MOLECOLARE, Principi di funzionamento del genoma, Pearson, 2013.

Per approfondimento:

• D. Clark, N. Pazdernik. MOLECULAR BIOLOGY, 2nd Ed. Elsevier Science & Technology, 2012.
• R. F. Weaver. BIOLOGIA MOLECOLARE, McGraw-Hill, 2009.

Articoli scientifici (reviews) saranno indicati durante il corso.
 

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.

Modalità didattiche

Lezioni frontali.
Una esperienza di laboratorio sarà programmata durante lo svolgimento del corso.

Obblighi

Gli studenti hanno l'obbligo di frequenza delle attività di laboratorio.

Testi di studio

• J.D. Watson, T.A. Baker, S.P. Bell, A. Gann, M. Levine, R. Losick. BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE, Zanichelli, 2015.
• F. Amaldi, P. Benedetti, G. Pesole, P. Plevani. BIOLOGIA MOLECOLARE, Casa Editrice Ambrosiana, 2014.
• N. L. Craig, O. Cohen-Fix, R. Green, C. W. Greider, G. Storz, C. Wolberger. BIOLOGIA MOLECOLARE, Principi di funzionamento del genoma, Pearson, 2013.

Per approfondimento:

• D. Clark, N. Pazdernik. MOLECULAR BIOLOGY, 2nd Ed. Elsevier Science & Technology, 2012.
• R. F. Weaver. BIOLOGIA MOLECOLARE, McGraw-Hill, 2009.

Articoli scientifici (reviews) saranno indicati durante il corso.
 

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.

L'esame e la bibliografia potranno essere in lingua inglese su richiesta dello studente.