12946 - BIOLOGIA MOLECOLARE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente possiede una preparazione che gli consente di comprendere: gli elementi essenziali relativi alla modulazione di segnali molecolari coinvolti nella crescita e nel differenziamento cellulare, le dinamiche molecolari di regolazione dell’espressione genica da parte di fattori di trascrizione e meccanismi di trasduzione nucleare del segnale. In particolare lo studente è in grado di: • conoscere la Trasduzione Molecolare del Segnale, riconoscendo le dinamiche associate a: Recettori di membrana (a sette eliche, tirosin kinasici, Frizzled), Proteine G, Traffico di segnali molecolari dal citoplasma al nucleo; conoscere la Trascrizione negli eucarioti, analizzando: tipi di RNA polimerasi eucariotiche, il complesso dell’RNA polimerasi II, TATA Box e TATA Box binding protein; conoscere la Regolazione dell’Espressione Genica negli eucarioti, discutendo i meccanismi molecolari legati a: I fattori di trascrizione. Domini funzionali: Zinc Fingers, Nuclear Hormone Receptors, Leucine zippers, Homeodomains; • conoscere come i Fattori di Trascrizione regolano l’ espressione genica agendo come pinze molecolari in grado di torcere il DNA: bending, twisting e writhing: diversi moduli di deformazione del DNA coinvolti nel controllo della velocità trascrizionale;

Contenuti

- Introduzione alla Biologia Molecolare - Struttura e funzione del DNA

Cosa è la Biologia Molecolare? Il Dogma centrale. La scoperta del DNA come materiale genetico. La scoperta della struttura a doppia elica del DNA. Nucleotidi, legami covalenti e a idrogeno, orientamento del DNA. Conformazioni del DNA (B, A, Z).

- Meccanismi molecolari alla base del rinnovamento e differenziamento di cellule staminali nello sviluppo e omeostasi dei tessuti

Cellule staminali embrionali e adulte. Potenza e differenziamento delle cellule staminali. Cellule staminali adulte in tessuti ad alto rinnovamento cellulare (es. midollo osseo, intestino, pelle ...). Cellule staminali adulte in tessuti a basso rinnovamento cellulare (es. muscolo scheletrico, cervello). Cellule staminali e progenitori cardiaci durante lo sviluppo embrionale. Meccanismi molecolari della regolazione delle cellule staminali: matrice extracellulare, fattori solubili, comunicazioni tra cellule adiacenti e stimoli meccanici. Il ruolo dei fattori di trascrizione nel differenziamento cellulare.

La replicazione del DNA - Tecniche molecolari per lo studio del rinnovamento cellulare basate sull’analisi della replicazione del DNA

Regole di base della replicazione del DNA. Saggi di incorporazione di analoghi nucleosidici per la valutazione della proliferazione cellulare. Saggio di incorporazione BrdU in vitro e in vivo per lo studio della rigenerazione tissutale. Incorporazione del 14C per la valutazione della replicazione del DNA in tessuti con limitato rinnovamento cellulare, come cuore e cervello.

Espressione genica - Strumenti molecolari avanzati per il controllo dell’espressione genica

Regole di base dell'espressione genica. Sistema Tet-OFF/Tet-ON per espressione genica inducibile.

Il sistema Cre/Lox per knock-out/knock-in genico tessuto specifico e analisi di “lineage tracing”

Sistema Cre-Lox per knock-out e knock-in genico tessuto-specifico. Analisi di "Lineage tracing" per seguire il destino di specifiche popolazioni cellulari e della loro progenie: concetti di base ed esempi applicativi per la valutazione del contributo di specifiche popolazioni cellulari durante la rigenerazione tissutale.

- Differenziamento di cellule staminali adulte: meccanismi molecolari e applicazioni terapeutiche

Terapie di medicina rigenerativa basate su cellule staminali adulte. La controversia sulle terapie con cellule staminali adulte per la rigenerazione cardiaca: il consenso emergente basato su analisi di lineage tracing.

- Meccanismi molecolari del dedifferenziamento cellulare

Caratteristiche e marcatori del dedifferenziamento cellulare. Vie di segnalazioni cellulari nel dedifferenziamento cellulare. Dedifferenziamento cellulare nella rigenerazione dei tessuti.

- Riprogrammazione cellulare

Riprogrammazione cellulare da cellule somatiche a cellule staminali pluripotenti indotte (IPS). Fattori molecolari per il differenziamento cellulare in vitro di cellule staminali pluripotenti indotte (IPS) e cellule staminali embrionali (ES). Aspetti applicativi delle cellule staminali pluripotenti indotte (IPS) e delle cellule staminali embrionali (ES) nella medicina rigenerativa. Riprogrammazione diretta di cellule somatiche in specifici tipi cellulari (transdifferenziamento).

Testi/Bibliografia

Il corso è basato sulla presentazione del materiale fornito dal docente agli studenti attraverso la piattaforma Virtual Learning Environment

Metodi didattici

• Lezioni frontali tramite presentazioni assistite da computer e discussione critica di articoli scientifici. 
• Test alla fine delle lezioni saranno utilizzati come modalità di supporto all'apprendimento.
  

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Gli studenti verranno valutati mediante esami orali sulla base di due o più domande sugli argomenti trattati durante il corso. Il primo argomento sarà scelto dallo studente, mentre gli altri argomenti/domande saranno scelti dal Docente. Al termine dell'esame, il Docente assegnerà un punteggio alla prestazione dello studente utilizzando un numero compreso tra 18 e 30, seguendo i seguenti criteri: 

18 - 19: Preparazione su un numero molto limitato di argomenti affrontati nel corso e capacità di analisi che emerge solo con l’aiuto del docente, espressione in linguaggio complessivamente corretto;

20 - 24: Preparazione su un numero limitato di argomenti affrontati nel corso e capacità di analisi autonoma solo su questioni puramente esecutive, espressione in linguaggio corretto;

25 - 29: Preparazione su un numero ampio di argomenti affrontati nel corso, capacità di compiere scelte autonome di analisi critica, padronanza della terminologia specifica;

30 - 30 e lode: Preparazione sostanzialmente esaustiva sugli argomenti affrontati nel corso, capacità di compiere scelte autonome di analisi critica e di collegamento, piena padronanza della terminologia specifica e capacità di argomentazione e autoriflessione.

Il voto finale del Corso Integrato in Biologia sarà calcolato come media ponderata dei voti ottenuti nei moduli di Biologia Applicata e Biologia Molecolare in base ai relativi crediti formativi (CFU) di ogni modulo.

Strumenti a supporto della didattica

• Presentazioni in powerpoint
• Video scientifici
• Articoli scientifici e reviews
  

Tutto il materiale didattico presentato verrà reso disponibile agli Studenti tramite la piattaforma Virtual Learning Environment

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Gabriele Matteo D'Uva