96022 - BIOCHEMISTRY OF CELLULAR SIGNALING

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede conoscenze approfondite dei principali meccanismi biochimici di segnalazione intracellulare e dell'interazione funzionale tra mitocondri ed altri organelli. Acquisisce inoltre esperienza pratica delle principali tecniche di mantenimento di colture cellulari umane in vitro e di alcune metodologie di base per analizzare meccanismi biochimici e molecolari che regolano l’omeostasi cellulare in termini di proliferazione/morte cellulare ed efficienza energetica. Pertanto lo studente sarà in grado di: i) analizzare e discutere argomenti di biochimica cellulare; ii) individuare le metodologie per risolvere problemi biochimici e biologici specifici; iii) effettuare analisi biochimiche per valutare alterazioni delle funzioni cellulari.

Contenuti

Lezioni frontali

Elementi e Piattaforme molecolari della segnalazione intracellulare: i) caratteristiche della segnalazione cellulare; ii) interazioni funzionali e strutturali tra i recettori 7TM e recettori tirosin chinasi e loro meccanismo di trasduzione; iii) adenilato ciclasi e segnalazione mediata da AMPc; biosensori per la misura del AMPc in vivo; iv) organizzazione molecolare e regolazione degli enzimi fosfolipasi C; v) Ca²⁺come secondo messaggero universale e versatile: aspetti spazio-temporali; biosensori per la determinazione delle variazione di Ca²⁺ nel citosol e negli organelli; vi) arrestina come esempio di piattaforma di comunicazione e segnalazione molecolare.

I mitocondri e segnalazione cellulare: i) Ultrastruttura e network mitocondriale: cristae mitocondriali come esempio di organizzazione sopramolecolare delle membrane biologiche; reticolo mitocondriale e sue caratteristiche morfologiche e funzionali; la dinamica mitocondriale: meccanismi molecolari e proteine coinvolte nella regolazione della fusione e della fissione; processo di controllo della qualità dei mitocondri o mitofagia; metodologie per l'analisi della struttura e della funzione dei mitocondri. ii) Mitocondri come piattaforma di segnalazione mitocondriale: 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.

Laboratorio sperimentale

Il laboratorio sperimentale introdurrà gli studenti 1) all'uso di modelli cellulari per l'analisi di alcuni parametri biochimici e molecolari utilizzando saggi di vitalità cellulare, SDS-Page/Western blotting ed immunofluorescenza; 2) all'analisi e discussione dei dati ottenuti durante il laboratorio pratico.

Testi/Bibliografia

Supporti educativi necessari

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

Supporti educativi consigliati

Il docente consiglia di consultare i seguenti libri di testo per chiarimenti/approfondimenti di concetti e principi 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

Il metodo di insegnamento utilizzato si basa su lezioni frontali durante le quali i contenuti del programma saranno illustrati e discussi utilizzando 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.

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 al laboratorio è obbligatoria.

In considerazione delle tipologie di attività e metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede lo svolgimento di tutti gli studenti dei Moduli 1 e 2 in modalità e-learning [https://www.unibo.it/it/servizi-e-opportunita/salute-e-assistenza/salute-e-sicurezza/sicurezza-e-salute-nei-luoghi-di-studio-e-tirocinio] e la partecipazione al Modulo 3 di formazione specifica sulla sicurezza e salute nei luoghi di studio. Indicazioni su date e modalità di frequenza del Modulo 3 sono consultabili nella apposita sezione del sito web di corso di studio.”

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La modalità di verifica dell’apprendimento relativo alle lezioni frontali e all'esperienza pratica in laboratorio, consisterà in un colloquio in cui sono previste 3-4 domande 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 per la padronanza della terminologia scientifica/tecnica e per l'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.

Strumenti a supporto della didattica

I contenuti delle lezioni frontali e della parte sperimentale di laboratorio verranno presentati utilizzando diapositive PowerPoint e saranno discussi con l'intera classe attraverso adeguati supporti didattici. 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.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Anna Maria Porcelli