Corso di Laurea in Biotecnologie

Modulo di Biologia Molecolare: Il corso si propone di trasmettere le conoscenze necessarie alla comprensione della struttura e della funzione del materiale genetico, sia nei loro aspetti generali, che a livello delle tecniche sperimentali usate nonchè della loro applicazione a problematiche biotecnologiche e biomediche. Particolare attenzione verrà dedicata ai meccanismi anche epigenetici della regolazione dell'espressione genica.

Indicatori di Dublino: Conoscenza e comprensione 

Acquisizione di solide basi sulle metodologie utilizzate per l'analisi della struttura e della funzione dei geni e dei genomi e sulle loro applicazioni sperimentali e biotecnologiche e di una buona conoscenza e approfondita comprensione dei meccanismi di controllo dell'espressione genica trascrizionali e post-trascrizionali.

Indicatori di Dublino: Capacita' di applicare conoscenza e comprensione

Acquisizione della capacità di risolvere semplici problemi che prevedano l'applicazione delle conoscenze teoriche acquisite e di comprendere esempi concreti relativi ai meccanismi della biologia molecolare. 

Analisi della struttura dei geni

• Ibridazione degli acidi nucleici
• Enzimi di restrizione e DNA ligasi
• Oligonucleotidi sintetici
• Polymerase Chain Reaction
• Produzione di sonde marcate
• Analisi del DNA mediante Southern blot
• Sequenziamento del DNA; sequenziamento genomico
• Polimorfismi del DNA

Il clonaggio dei geni

• Vettori plasmidici e fagici, clonaggio di frammenti di DNA
• Costruzione di library genomiche e di cDNA
• Screening di DNA libraries mediante ibridazione
• Ricostruzione di trascritti completi.
• Il progetto Genoma Umano e gli altri progetti genoma

Analisi dell’espressione genica

• Northern e Western blotting
• Reverse-transcription- (RT)-PCR
• Real time PCR
• Ibridizzazione in situ
• Microarrays
• RNA sequencing

Il controllo dell’espressione genica negli eucarioti:

• Ripasso della struttura della cromatina, i nucleosomi
•  Acetilazione-deacet. degli istoni e loro regolazione, codice istonico
• Posizionamento degli istoni e rimodellamento della cromatina
• Controllo della trascrizione e ripiegamento del DNA
• Il promotore essenziale e l’assemblamento del complesso di pre-inizio
• Caratteristiche principali dell’RNA Polimerasi II – il CTD
• Fattori di trascrizione generali (GTF) e macchinario trascrizionale basale.
• Fattori di trascrizione specifici
• Distinzione tra attivatori e co-attivatori trascrizionali. Il Mediatore.
• Struttura modulare dei fattori di trascrizione (domini di legame al DNA, domini di attivazione della trascrizione)
• Principali meccanismi di controllo dell’attività dei fattori trascrizionali EUCARIOTICI (CREB, JAK-STAT, NF-kB, ormoni steroidei)
• La sinergia trascrizionale; la teoria dell’enhanceosoma.
• Meccanismi di repressione trascrizionale
• La metilazione del DNA e sue principali funzioni
• EPIGENETICA: definizione e significato.
• Esempi di controllo combinatoriale: sviluppo del piano corporeo di Drosophila; Circuiti regolatori a feedback – orologi circadiani
• Regolazione della metilazione del DNA e delle modificazioni degli istoni durante lo sviluppo.
• Modificazioni epigenetiche, trascrizione aberrante e cancro
• La metilazione e l’imprinting genomico (Cap 7, pag 489-491)

Tecniche per l’analisi della regolazione trascrizionale:

• Saggi reporter
• Analisi dei promotori per delezione
• Saggio EMSA
• Saggio di immunoprecipitazione della cromatina (ChIP)

Meccanismi di regolazione post-trascrizionale:

• Coordinamento tra trascrizione, maturazione e trasporto dell’RNA: la fabbrica dell’espressione genica
• L’interferenza dell’RNA e i microRNA: funzioni fisiologiche e patologiche
• Altri RNA codificanti. I long non coding RNAs

Proteine ricombinanti - editing del genoma

• Sistemi di espressione procariotici
• Espressione in lieviti
• Espressione in cellule di mammifero: vettori non virali e virali
• Il sistema del doppio ibrido in lievito
• Animali e piante transgenici
• Sistemi di espressione eucariotici inducibili e reprimibili
• Concetti generali sugli organismi geneticamente modificati
• Editing dei genomi

La maggior parte delle lezioni verrano svolte in forma frontale.  Una parte verrà svolta sotto forma di esercitazioni teoriche, aventi per oggetto le principali tecniche di biologia molecolare e le loro applicazioni, con esercizi mirati alla soluzione di problemi pratici.

Al termine di ogni lezione verranno caricati sulla piattaforma Moodle dei questyionari con alcune domande sugli argomeni svolti, le cui risposte verranno discusse all'inizio della lezione successiva. La mancata compilazione deinquestionari comporterà una penalizzazione nel punteggio finale dell'esame.

La prova scritta prevede domande a risposta aperta di tipo teorico e la soluzione di quesiti a carattere applicativo. Il voto conseguito non ha scadenza. La prova orale, facoltativa, consiste nella discussione della prova scritta e prevede la risposta a domande che possono riguardare qualsiasi argomento trattato nel corso. Può essere svolta anche solo per una delle parti del corso. La valutazione finale farà media ponderata con il voto acquisito per il modulo di bioinformatica.

Una esercitatrice/un esercitatore organizzerà alcune lezioni di ripasso e problem solving focalizzati sugli argomenti svolti a lezione.

Le diapositive del corso verranno messe adisposizione sulla piattaforma Moodle, insieme al materiale giudicato utile come revisioni della letteratura e articoli scientifici.

Sotto alcuni dei libri consigliati, utile riferimento per la comprensione di molti degli argomenti trattati. Notare che nessuno dei libri è di per sè sufficiente a coprire esaurientemente il programma, per cui il materiale fornito nelle lezioni sarà necessario al superamento dell'esame.

• Amaldi, Biologia Molecolare, seconda edizione, Zanichelli
• Alberts, Biologia Molecolare della cellula, sesta edizione, Zanichelli
• Weaver, Biologia Molecolare, McGraw Hill
• Dale, Dai geni ai genomi (Edises)