93311 - MOLECULAR SIGNALLING TRANSDUCTION

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede conoscenze di differenti pathways di segnalazione intracellulare tra molecole biologiche (proteine, acidi nucleici, lipidi, metaboliti) e conoscenze approfondite dei principali meccanismi biochimici essenziali per il mantenimento e la regolazione dell'omeostasi cellulare. Lo studente acquisisce competenze per approcci sperimentali su larga scala per la modellazione e l'analisi della complessità dei pathways di segnalazione nel contesto delle funzioni cellulari. Lo studente è in grado di applicare le conoscenze in contesti pratici, tra cui l'identificazione dei bersagli molecolari di farmaci e l'interpretazione dell'effetto delle variazioni genetiche sulle funzionalità dei pathways di segnalazione. Infine, lo studente possiede le competenze per il mantenimento e l’utilizzo di modelli cellulari per effettuare differenti analisi di biochimica di base.

Contenuti

Parte 1- lezioni frontali

Piattaforme molecolari di segnalazione: i) caratteristiche strutturali e molecolari dei recettori 7TM; interazioni strutturali tra i recettori 7TM e le proteine G eterotrimeriche; ii) eventi molecolari durante l'inattivazione del recettore: struttura e funzione delle proteine arrestine; arrestina come esempio di piattaforma di comunicazione e segnalazione molecolare; arrestina come impalcatura molecolare nella desensibilizzazione del recettore e nella sua endocitosi; iii) l'organizzazione molecolare e la regolazione degli effettori di alcuni effettori di segnalazione: adenilato ciclasi e fosfolipasi C; iv) interazioni funzionali e strutturali tra i recettori 7TM e recettori tirosin chinasi e loro meccanismo di segnalazione.

I secondi messaggeri intracellulari: i) Microdomini di AMPc: PKA e le proteine AKAPs; misura in vivo del AMPc; ii) Omeostasi del Ca²⁺ intracellulare: Ca²⁺ come un secondo messaggero universale e versatile;il toolkit del Ca²⁺ intracellulare; aspetti spazio-temporali della segnalazione mediata da Ca²⁺; sensori dell’aequorina e dei mutanti della GFP come sensori metodi per la misura in vivo dei livelli Ca²⁺.

I mitocondri e segnalazione cellulare: i) Ultrastruttura e network mitocondriale: cristae, reticolo mitocondriale e loro caratteristiche morfologiche e funzionali; la dinamica mitocondriale; alcune metodologie per l'analisi della struttura e della funzione dei mitocondri; ii) Mitocondri come piattaforma di segnalazione cellulare: metaboliti versus oncometaboliti; pathways molecolari attivati da segnali mitocondriali; iii) Cross-talk di segnalazione tra mitocondri e reticolo endoplasmico: caratteristiche ultrastrutturali del sub compartimento MAMs e proteine coinvolte nel suo mantenimento e nella sua funzione cellulare; ruolo delle MAMs nell’omeostasi del calcio mitocondriale; sistemi di trasporto, struttura e funzione dell’uniporto del Ca²⁺; misura in vivo del Ca²⁺ mitocondriale tramite tecniche di bio-imaging; MAMs come piattaforma per la biosintesi di fosfolipidi tra reticolo endoplasmatico e mitocondri.

Segnalazione cellulare mediata da AMPK e mTOR: i) AMPK e mTOR: struttura e funzioni cellulari; ii) segnalazione mediata dai complessi molecolari mTORC1 e mTORC2; iii) interazione molecolare tra AMPK e AKT nella segnalazione mediata da amminoacidi e fattori di crescita; iv) AMPK e mTOR come asse molecolare nella regolazione del processo di autofagia.

Parte 2 Laboratorio sperimentale

Il laboratorio sperimentale introdurrà gli studenti all'uso di modelli cellulari e all'analisi degli effetti di molecole mediante la valutazione di: i) proliferazione cellulare utilizzando il saggio di vitalità cellulare; ii) attivazione di alcuni meccanismi molecolari mediante la determinazione dei livelli proteici di marcatori specifici (usando gli approcci SDS-Page, Western blotting ed immunofluorescenza); iii) potenziale tumorigenico in vitro mediante determinazione della capacità clonogenica; iv) analisi e discussione dei dati ottenuti durante il laboratorio pratico.

Testi/Bibliografia

Parte 1 e Parte 2:

Supporti educativi necessari

Agli studenti verranno forniti riferimenti bibliografici raccomandati (reviews e articoli scientifici) e il protocollo per il laboratorio pratico per un ulteriore approfondimento dei contenuti del programma. I supporti didattici saranno forniti in formato PDF e saranno disponibili per gli studenti su Virtual Learning Environment (https://virtuale.unibo.it).

Supporti educativi consigliati

Il docente consiglia di consultare i seguenti libri di testo per chiarimenti su concetti di base della biochimica cellulare e strutturale: i) Cellule - Lewin et al; ii) Struttura e funzione delle proteine - Petsko e Ringe; iii) Lehninger Principles of Biochemistry - Nelson and Cox.

Metodi didattici

Parte 1: Il metodo di insegnamento utilizzato si basa su lezioni frontali durante le quali i contenuti del programma saranno illustrati con diapositive PowerPoint. La frequenza a tali lezioni non è obbligatoria, ma è altamente raccomandata in quanto i contenuti del programma saranno presentati e discussi dal docente con l'intera classe. Questo metodo di insegnamento faciliterà l'apprendimento dei contenuti e consentirà il raggiungimento delle conoscenze e abilità dell'intera classe. Gli studenti sono incoraggiati a comunicare al docente il prima possibile eventuali richieste specifiche via e-mail. Questo consentirà al docente di valutare quali strumenti di supporto didattico sono più adeguati per rendere il corso di formazione accessibile a tutti gli studenti.

Parte 2: Durante l'esperienza pratica, gli studenti saranno supervisionati dal docente e dal tutor accademico responsabile, con una discussione costante relativa all’esperienza sperimentale allo scopo di chiarire gli approcci analitici, i singoli esperimenti effettuati e le metodologie utilizzate. L'esperienza pratica in laboratorio prevede 1-2 studenti per posizione di lavoro utilizzando diverse apparecchiature di laboratorio. Gli studenti sono incoraggiati a comunicare al docente il prima possibile eventuali richieste specifiche via e-mail. Questo consentirà al docente di valutare quali strumenti di supporto didattico sono più adeguati per rendere il corso di formazione accessibile a tutti gli studenti. La frequenza del laboratorio è obbligatoria.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La modalità di verifica dell’apprendimento relativo alla Parte 1 e Parte 2 dell'insegnamento di MOLECULAR SIGNALLING TRASDUCTION consisterà in un colloquio al fine di verificare e valutare la conoscenza dello studente dei contenuti sviluppati e discussi durante le lezioni e il laboratorio sperimentale. Inoltre, sarà valutata la capacità dello studente di integrare e collegare i diversi argomenti con particolare attenzione all'uso della terminologia scientifica e all'esposizione corretta e accurata. Per ottenere un voto finale di 30/30 con lode, lo studente deve dimostrare di conoscere a fondo tutti gli argomenti trattati durante le lezioni. Inoltre, lo studente deve spiegare e integrare gli argomenti con proprietà di linguaggio scientifico e tecnico. Per ottenere un voto finale di 30/30, lo studente deve spiegare i contenuti trattati durante le lezioni e mostrare la capacità di integrarli correttamente con proprietà di linguaggio scientifico. Il voto finale sarà scalato da 30/30 a 18/30 in base al numero di domande a cui lo studente è in grado di rispondere e alla sua capacità di integrare gli argomenti con proprietà di linguaggio scientifico e tecnico. In particolare, per ottenere il voto minimo di 18/30 lo studente deve dimostrare di avere una conoscenza di base di tutti i contenuti discussi durante le lezioni e non essere in grado di integrarli con proprietà di linguaggio. Il voto sarà considerato valido entro l'anno solare e contribuirà al voto finale, determinato come media ponderata dei due moduli didattici del corso integrato di MOLECULAR INTERACTION NETWORKS. Ogni studente verrà informato del voto finale via e-mail dalla Prof.ssa Porcelli, quale responsabile del C.I. La Prof.ssa procederà alla verbalizzazione del voto, solo dopo che ogni studente ha espressamente dichiarato di accettare il voto inviando un’e-mail di conferma alla Prof.ssa Porcelli (annamaria.porcelli@unibo.it)

Strumenti a supporto della didattica

Gli studenti sono incoraggiati a comunicare al docente il prima possibile eventuali richieste specifiche via e-mail. Questo consentirà al docente di valutare quali strumenti di supporto didattico sono più adeguati per rendere il corso di formazione accessibile a tutti gli studenti. I contenuti delle lezioni verranno presentati utilizzando diapositive PowerPoint e saranno discussi con l'intera classe attraverso adeguati supporti didattici.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Anna Maria Porcelli