- Docente: Davide Roncarati
- Crediti formativi: 6
- SSD: BIO/11
- Lingua di insegnamento: Inglese
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea Magistrale in Molecular and Cell Biology (cod. 5825)
Conoscenze e abilità da conseguire
Al termine del corso lo studente possiede conoscenze approfondite dei meccanismi molecolari alla base del funzionamento dei principali sistemi CRISPR/Cas presenti nei batteri; dell’utilizzo di tali sistemi nella modulazione dell’espressione genica e dell’editing del genoma; delle principali applicazioni in campo biotecnologico. In particolare lo studente è in grado di: - analizzare e discutere con padronanza argomenti riguardanti i meccanismi di base e le applicazioni dei sistemi CRISPR/Cas; - comprendere ed analizzare criticamente la letteratura biomolecolare in tutti i suoi aspetti; - progettare approcci sperimentali dettagliati su problematiche generali di carattere biomolecolare.
Contenuti
Sistemi CRISPR-Cas nel loro contesto biologico naturale.
Dalle prime osservazioni fino alla caratterizzazione del sistema CRISPR-Cas come sistema immunitario procariotico adattativo ed ereditabile.
Caratteristiche generali e punti cardine del sistema. Classificazione e complessità dei vari sistemi CRISPR osservati fino ad oggi in natura.
Le diverse fasi dell’immunità CRISPR-Cas: acquisizione di nuovi spacers, espressione del locus e maturazione del trascritto precursore; interferenza.
Descrizione dettagliata del meccanismo di interferenza dei sistemi più studiati (Cas9; Cas12; Cas13; Cascade-Cas3).
Principali meccanismi alla base della discriminazione tra DNA self e non-self.
Applicazioni del sistema CRISPR-Cas.
Applicazioni di sistemi CRISPR-Cas per la generazione di rotture a doppio filamento (double-strand breaks) sul DNA: metodologie di gene-editing basate sul meccanismo Non-Homologous End Joining (NHEJ); metodologie di gene-editing basate sui meccanismi Microhomology-Mediated End Joining (MMEJ) e Homology-Directed Repair (HDR). Confronto con le principali tecniche attualmente utilizzate per il genome-editing quali nucleasi Zinc-Finger (ZFNs) e transcription activator-like effector nucleases (TALENs).
Applicazioni di genome-editing che non prevedono la generazione di rotture a doppio filamento (double-strand breaks) sul DNA: base editors, prime editors.
Utilizzo di sistemi CRISPR-Cas per la modulazione dell’espressione genica in organismi procariotici ed eucariotici (CRISPRi/CRISPRa); epigenetic engineering technology (CRISPRoff).
Altre applicazioni in ambito biotecnologico.
Considerazioni etiche.Testi/Bibliografia
Reviews e articoli scientifici scelti in letteratura.
Metodi didattici
Lezioni frontali, analisi e discussione in aula sugli argomenti trattati e su articoli scientifici.
Presentazioni PowerPoint riassuntive.
Gruppi di lavoro e sessioni interattive per la verifica dell'apprendimento in itinere mediante strumenti di didattica innovativa.Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
La prova d'esame mira a verificare il raggiungimento dei principali obiettivi didattici:
1) analizzare e discutere con padronanza argomenti riguardanti la regolazione dell'espressione genica;
2) comprendere ed analizzare criticamente la letteratura biomolecolare in tutti i suoi aspetti;
3) progettare approcci sperimentali dettagliati su problematiche generali di carattere biomolecolare.
La prova di accertamento consisterà nella rielaborazione e presentazione in aula durante lo svolgimento delle lezioni di un articolo scientifico di approfondimento su una tematica affrontata durante il Corso (verifica dell'obiettivo formativo 2, max 10 punti) e in un colloquio orale su due quesiti riguardanti diverse parti del programma (verifica degli obiettivi formativi 1 e 3, max 20 punti). Per ogni quesito lo studente riceve un voto, in base alla capacità dimostrata di esporre in modo sintetico e compiuto le specifiche tematiche, con alcuni spunti di analisi critica. I diversi voti parziali del colloquio orale, combinati con la valutazione dell'esposizione orale dell'articolo scientifico, concorrono al voto finale in trentesimi.
Strumenti a supporto della didattica
Reviews e lavori scientifici forniti dal docente. PC e videoproiettore. Il materiale didattico presentato a lezione verrà messo a disposizione dello studente in formato elettronico tramite il portale Insegnamenti Online: hhttps://virtuale.unibo.it
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Davide Roncarati
SDGs
L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.