Obiettivi formativi
Conoscenza e comprensione.
Acquisizione da parte degli studenti di solide e approfondite conoscenze sull'organizzazione dei genomi e sui meccanismi e la regolazione dell’espressione genica negli organismi eucariotici, con enfasi sui ruoli emergenti dell’RNA non codificante (ncRNA) nella regolazione genica.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione.
Attraverso l’analisi guidata di esperimenti cruciali nella comprensione a livello molecolare di alcuni aspetti della regolazione genica eucariotica, gli studenti acquisiranno le competenze di base necessarie per affrontare lo studio sperimentale di nuove vie di regolazione dell’espressione genica e dei meccanismi molecolari coinvolti, e per l’identificazione e caratterizzazione di ncRNA di regolazione.
Prerequisiti
Buona conoscenza della struttura degli acidi nucleici e dei meccanismi di base della duplicazione, trascrizione, riparazione e ricombinazione del DNA.
Contenuti dell'insegnamento
Genomi eucariotici. Sequenze uniche, sequenze ripetute e contenuto informativo dei genomi eucariotici. Frazione di geni espressi in un singolo tipo cellulare. Anatomia molecolare di un gene eucariotico: conservazione degli esoni e della loro organizzazione strutturale ed elevata variabilità intronica; Evoluzione dei genomi e possibili significati funzionali. Ripetizione in tandem dei geni per gli rRNA. Sequenze altamente ripetute e DNA satellite: evoluzione del DNA satellite mediata da eventi di crossing-over disuguale; minisatelliti e mappaggio genetico. Retrovirus, retroposoni e sequenze ripetute intersperse: struttura, ciclo vitale e mobilizzazione dei retrovirus; retrotrasposoni, sequenze SINES, LINES e pseudogeni processati. Mappatura dei genomi.
Cromatina e trascrizione. Cromatina, cromosomi e attivazione genica: il problema della compattazione genomica; il nucleosoma come subunità fondamentale della cromatina; organizzazione e assemblaggio dell'ottamero istonico; phasing nucleosomico, siti ipersensibili; modificazioni istoniche; strutture di ordine superiore della cromatina; centromeri, telomeri e struttura dei cromosomi. Trascrizione eucariotica. RNA polimerasi eucariotiche; Promotori eucariotici; Apparati trascrizionali dipendenti da RNA polimerasi I e III; Apparato di trascrizione basale RNA polimerasi II dipendente; Meccanismi di controllo della trascrizione eucariotica. Sequenze regolatrici "in cis"; fattori di regolazione "in trans"; legame al DNA e attivazione trascrizionale; I diversi motivi strutturali proteici coinvolti nel legame del DNA e nella attivazione trascrizionale. Meccanismi di regolazione della trascrizione mediante "enhancers", "silencers", "insulators"; struttura della cromatina e suoi effetti sulla trascrizione; codice istonico; organizzazione strutturale e funzionale dell' eucromatina e dell' eterocromatina; modificatori covalenti e non covalenti della cromatina; imprinting genomico.
RNA ad azione regolativa. siRNA e RNAi, miRNA, ncRNA e regolazione genica. Long noncoding RNAs. Maturazione dell'RNA. Regolazione dei meccanismi di processamento degli RNA. Splicing alternativo; Editing dei trascritti primari. Coordinazione degli eventi di processamento dell’RNA. Sistemi di controllo della stabilità del mRNA.
Traduzione negli eucarioti: meccanismi e regolazione.
Programma esteso
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Bibliografia
Testi di riferimento
LODISH et al., MOLECULAR CELL BIOLOGY, 8th edition, W.H. Freeman & C. publishers, 2016;
disponibile anche in lingua italiana, ma in edizione meno aggiornata:
LODISH et al., BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA, Zanichelli (2009), 3a edizione italiana condotta sulla 6a edizione americana.
Altri testi
WATSON D. et al. - BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE, settima edizione, Zanichelli 2015
AMALDI et al. – BIOLOGIA MOLECOLARE, seconda edizione, CEA 2014
CRAIG N. et al. – BIOLOGIA MOLECOLARE-Principi di funzionamento del genoma. Pearson 2013
Metodi didattici
Il corso è composto da lezioni sui principali argomenti previsti dal programma, e da approfondimenti mirati di argomenti di particolare attualità e interesse, anche con l'ausilio di articoli originali in lingua inglese e di ricercatori specialisti.
Modalità verifica apprendimento
La valutazione dei risultati di apprendimento attesi si basa su una prova orale.
Verranno accertate sia le conoscenze a livello molecolare relative ai meccanismi di espressione e regolazione genica illustrati durante il corso, sia la capacità di applicare tali conoscenze alla risoluzione di problemi di tipo sperimentale.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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