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.
Alla fine del corso lo studente sarà in grado di:
• Conoscere e descrivere le principali tecniche omiche descritte nel corso
• Descrivere network biologiche
• Utilizzare i principali database disponibili on-line
• Leggere e riportare articoli scientifici su argomenti relativi al corso
Prerequisiti
Sono necessarie conoscenze di biologia generale, biologia molecolare, genetica ed una 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 processi eseguiti da molecole specializzate il cui progetto è codificato nel DNA
Programma esteso
Introduzione sulla System Biology nel contesto delle biotecnologie moderne;ù
Introduzione alle omiche (in particolare studi di trascrittomica e proteomica)
La teoria dei grafi;
Topologia dei network (grado, distanza, diametro, coefficiente di clustering, betweenness);
Interazioni nelle reti e funzioni biologiche: vie, nodi;
Modelli di network (random, scale-free, gerarchici);
Concetto di “hub”
Moduli, motivi e network gerarchici;
Identificazione delle interazioni tra fattori di trascrizione e i loro siti di legame (ChIP)
Esempi di reti con fattori di trascrizione e sequenze di DNA: approcci sperimentali per lo studio di tali reti
Saggio mono-ibrido; doppio-ibrido; triplo ibrido; reverse two-hybrid;
Esempi di reti con interazioni tra proteine: interattomi e loro limitazioni
Metodi per identificare interazioni proteina-proteina e proteina-DNA;
Origini della robustezza: ridondanza dei nodi; presenza di vie alternative;
Reti di regolazione genica:
Modelli matematici e systems biology: come si costruiscie un modello, modelli stochiometrici, metabolici e cinetici, esempi
Systems biology vs synthetic biology
Bibliografia
Il materiale per lo studio viene fornito dal docente ed è disponibilin parte come dispensa ed in parte su Elly. Sarà basato su articoli della letteratura scientifica e sulle slide mostrate a lezione. Verranno suggeriti libri di testo per approfondimenti.
Metodi didattici
Il corso è organizzato con lezioni frontali e discussione di casi dalla letteratura basata su articoli originali, esercitazioni utilizzando databasedisponibili on-line. Approfondimenti su argomenti specifici sono presentati come seminari.
Modalità verifica apprendimento
Gli esami sono orali; sono basati su un approfondimento preparato dallo studente (riprendendo soprattutto i concetti di network e di ricerca omica). 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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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
