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.
Capacita 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 variabilita 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: ii problema della compattazione genomica; ii nucleosoma come subunita 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 Ill; 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 stabilita del mRNA.
Traduzione negli eucarioti: meccanismi e regolazione.
Meccanismi di regolazione genica supramolecolare: organizzazione nucleare e citoplasmatica mediata da "cambiamenti di fase".
Programma esteso
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Bibliografia
Testi di riferimento
Geoffrey Cooper - The Cell: A Molecular Approach. Oxford University Press 2019;
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
II corso è composto da lezioni sui principali argomenti previsti dal programma, e da approfondimenti mirati di argomenti di particolare attualita 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 scritta con 6 domade di cui 5 a risposta multipla e 1 a risposta aperta per un totale di 30 punti (il valore punteggiuale di ciascuna domanda verra' indicato in sede d'esame). Punteggio minimo per sorpassare l'esame e' di 18 punti. Alla consegna della prova scritta lo studente potra avvalersi della possibilita' di una prova orale per poter migliorare l'esito della prova scritta qualora lo ritenga opportuno. Qualora la prova scritta non abbia raggiunto il minimo di 18 punti lo studente non verra'ammesso alla prova orale Verranno accertate sia le conoscenze a livello molecolare relative ai meccanismi di espressione e regolazione genica illustrati durante ii corso, sia la capacita di applicare tali conoscenze alla risoluzione di problemi di tipo sperimentale.
Altre informazioni
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