Obiettivi formativi
L’obiettivo del corso è quello di fornire allo studente i principi generali della System Biology, chiarendoli con esempi vicini alle Biotecnologie e fornendo gli strumenti per comprendere la letteratura del settore.
Prerequisiti
Sono necessarie conoscenze di matematica, biologia generale, biologia molecolare, genetica ed una buona conoscenza della lingua inglese per consultare testi.
Contenuti dell'insegnamento
La System Biology è la indagine sistematica e quantitativa di funzioni cellulari, cellule e organismi, ponendosi al collegamento tra biologia molecolare e fisiologia. Si basa sulla conoscenza dei processi molecolari, chimici e fisici che ne sono alla base, integrate con un approccio modellistico matematico.
La System Biology è nata dai nuovi metodi di analisi sperimentale basati sul sequenziamento di interi genomi e sui metodi analitici high-throughput (genomica, trascrittomica). La System Biology vede la cellula come una "fabbrica chimica" in cui sostanze dall'esterno sono processate per fornire energia e materiali, con sofisticati ptocessi eseguiti da molecole specializzate il cui progetto è codificato nel DNA.
Programma esteso
Introduzione sulla System Biology nel contesto delle biotecnologie moderne
Vie, reti e sistemi in biologia
Contributo della genomica alla system biology
Proprietà delle reti, definizioni generali
Reti fisiche e reti logiche
Reti come grafi
Dinamica, stabilità, robustezza - ridondanza nelle reti
Interazioni nelle reti e funzioni biologiche: vie, nodi
Distribuzioni dei gradi nelle reti
Concetto di “hub”
Reti casuali e reti biologiche
Reti metaboliche
Esempi di reti con fattori di trascrizione e sequenze di DNA: approcci sperimentali per lo studio di tali reti
Esempi di reti in lievito: approcci sperimentali e computazionali
Esempi di reti con interazioni tra proteine: interattomi
Metodi per identificare interazioni proteina-proteina e proteina-DNA
Proprietà biologiche degli hub: conservazione, robustezza, duplicazioni
Limitazioni degli interattomi
Reti di regolazione genica, interazioni proteina-DNA
Operone lattosio in Escherichia coli
Esempi in Caenorhabditis elegans, Saccharomyces cerevisiae e altri organismi
APPROFONDIMENTI NEI SEMINARI - L'elenco sarà disponibile a breve
Proprietà delle reti. Reti fisiche, logiche e reti come grafi
Interazioni nelle reti: vie, nodi. Distribuzione dei gradi nelle reti. Concetti di dinamicità, stabilità, robustezza
Reti casuali, biologiche e metaboliche
Interazioni proteina-DNA, proteina-proteina e metodi per la loro identificazione. Reti di interazioni proteina-DNA
Reti di regolazione genica
Approcci sperimentali per lo studio di reti con fattori di trascrizione e sequenze di DNA
Gli interattomi e le loro limitazioni
Esempi di reti in lievito e in E.coli
Bibliografia
Il materiale per lo studio viene fornito dal docente ed è disponibile come dispensa. Sarà basato su articoli della letteratura scientifica e sulle slide mostrate a lezione.
Metodi didattici
Il corso è organizzato con lezioni frontali e discussione di casi dalla letteratura basata su articoli originali. Approfondimenti su argomenti specifici sono presentati come seminari.
Modalità verifica apprendimento
Gli esami sono orali; sono basati su un approfondimento preparato dallo studente su argomento concordato con il docente.
Nella presentazione con slide si verificano la capacità comunicativa, le conoscenze acquisite e l'applicazione delle conoscenze. L'autonomia di giudizio è verificata nella discussione con lo studente.
Altre informazioni
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