Obiettivi formativi
L’obiettivo principale del corso è quello di fornire conoscenze avanzate sui meccanismi che controllano l'espressione dei geni eucariotici a livello trascrizionale e post-trascrizionale, tenendo conto dei risultati recentemente prodotti dall’analisi genomica. Tale obiettivo viene perseguito attraverso la formulazione di un quadro concettuale unitario che mette in evidenza l'esistenza di grandi strategie regolative comuni sia ai procarioti che agli eucarioti e a fasi differenti del processo di trasferimento dell'informazione genetica (trascrizione, splicing e altri eventi post-trascrizionali, modificazione/degradazione controllata e localizzazione subcellulare delle proteine, trasduzione dei segnali a livello nucleare). Verranno presi in considerazione sia gli aspetti teorici che sperimentali del controllo della espressione genica e le sue applicazioni/implicazioni in ambito biomedico e della diagnostica molecolare.
Prerequisiti
Conoscenze di base di chimica, biochimica, biologia molecolare e genetica.
Contenuti dell'insegnamento
Contenuto dei genomi eucariotici.
Processi basati sul "reclutamento regolato".
Le RNA polimerasi, fattori generali della trascrizione ed elementi regolativi in cis.
Nucleosomi, cromatina e strutture di ordine superiore.
Regolazione trascrizionale e post-trascrizionale.
Introduzione al cross-talk metabolismo-regolazione genica.
Trasduzione del segnale con enfasi sui processi nucleari.
Programma esteso
Contenuto del Genoma ed Elementi Trasponibili.
Reclutamento regolato.
Fattori di trascrizione e il dominio di attivazione (AD).
RNA polimerasi eucariotiche (RNA pol I, pol II, pol III, e accenno alle pol IV e V).
Fattori Generali della Trascrizione (GTFs), il Mediatore e sequenze in cis (TATA, BRE, DPE, enhancers, etc.).
Trascrizione specifica e tecniche per analisi di promotori e fattori di trascrizione. Trascrizione bidirezionale.
Cromatina, nucleosomi, istoni e modificazioni post-traduzionali (PTMs). Organizzazione nucleare della cromatina.
Epigenetica e metilazione del DNA.
Trascrizione di un gene codificante e modificazioni co-/post-trascrizionali: CAPping, Cleavage/polyA e Terminazione.
Pre-mRNA splicing e alternative splicing.
Regolazione della stabilità del trascritto, controllo di qualità ed export nucleare.
Introduzione al cross-talk fra metabolismo e regolazione genica.
Long non-coding RNAs.
Regolazione della traduzione e mTORC1.
Ubiquitina: controllo stabilità proteica e modificazione post-traduzionale.
Esempi di attivazione di fattori di trascrizione mediante segnali interni (Unfolded Protein Response) o esterni (Notch/Delta; NF-κB; Nuclear Receptors; RTKs)
Seminari (in inglese) - Articoli selezionati dalla letteratura
Bibliografia
Harvey Lodish; Arnold Berk; Chris A. Kaiser; Monty Krieger; Anthony Bretscher; Hidde Ploegh; Kelsey C. Martin; Michael Yaffe; Angelika Amon
MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL (9th Edition - 2021) Macmillan Higher-Education
Watson J.D., Backer T.A., Bell S. P., Gann A., Levine M., Losick R. a cura di Paolo Plevani
BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE/MOLECULAR BIOLOGY OF THE GENE
(Edizione VIII - 2022) Zanichelli
Ptashne M., Gann A.
GENES and SIGNALS
(2002) COLD SPRING HARBOR LABORATORY PRESS
Craig, N., Green, R., Greider, C., Storz, G. and Wolberger, C.
Molecular Biology: Principles of Genome Function.
(3rd Edition - 2021). Oxford University Press Academic UK
Jordanka Zlatanova, Kensal E. van Holde, a cura di Vito De Pinto
Biologia molecolare - Struttura e dinamica di genomi e proteomi
(1st Edition - 2018) Zanichelli
Francesco Amaldi, Piero Benedetti, Graziano Pesole, Paolo Plevani
Biologia molecolare.
(3rd Edition - 2018) Casa Editrice Ambrosiana/Zanichelli
Articoli scientifici (inglese)
Materiale delle lezioni in formato pdf
Metodi didattici
Il corso è basato su lezioni frontali, ma prevede anche la discussione di articoli scientifici originali ed esempi di visualizzazione ed analisi dei dati.
Alcune lezioni verranno proposte con un formato di seminario in lingua inglese.
Modalità verifica apprendimento
La valutazione dei risultati di apprendimento si basa su una prova orale che prevede anche la discussione di specifici schemi regolativi, esempi applicativi e “case-studies” presentati nel corso. Inoltre verrà testata la capacità di applicare le metodologie e le conoscenze acquisite durante il corso per la risoluzione di problematiche sperimentali. Verranno così accertate sia le conoscenze biologico-molecolari relative ai processi di trasferimento/elaborazione dell’informazione genetica presi in considerazione nel corso, sia la capacità di applicare tali conoscenze alla risoluzione di problemi di tipo sperimentale.
Altre informazioni
Gli studenti potranno acquisire una conoscenza approfondita di alcuni dei
più importanti processi molecolari e cellulari di elaborazione dell’
informazione genomica eucariotica e delle relative applicazioni,
soprattutto in ambito bio-medico, con particolare riferimento alle
strategie sperimentali post-genomiche utilizzate per la scoperta e la
caratterizzazione funzionale di nuovi composti bio-attivi.
CAPACITA' DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE.
Attraverso l’analisi guidata di esperimenti cruciali per la comprensione a
livello molecolare di alcuni dei processi sopra descritti, gli studenti
acquisiranno le competenze di base necessarie per lo studio
sperimentale dei processi biologici di trasferimento ed elaborazione dell’
informazione genetica a livello molecolare e per lo sfruttamento della
genomica come piattaforma di riferimento per la caratterizzazione
funzionale di molecole bioattive e per l’individuazione di nuovi composti.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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