B2226 - MODELS AND METHODS IN CELL BIOLOGY

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente acquisisce conoscenze su metodi e sistemi modello per studiare diversi aspetti di biologia cellulare e dello sviluppo. In particolare, lo studente impara: - a proporre moderni set up sperimentali che coinvolgono microscopia ottica ed elettronica, dalla preparazione del campione biologico alla sua osservazione al microscopio; - come scegliere un sistema modello sperimentale adeguato e come inquadrarlo in un contesto comparativo. Inoltre, lo studente diventa autonomo nell’interpretazione, comparazione e comunicazione di dati scientifici su questi argomenti.

Contenuti

Metodi per studiare la biologia cellulare e dello sviluppo

Verranno descritti approcci molecolari e l'utilizzo della microscopia. Sarà trattata la loro applicazione sia a sistemi animali modello che a sistemi non-modello alternativi ai modelli classici ma che hanno caratteristiche uniche che li rendono di fondamentale importanza per comprendere meccanismi biologici di base.

Strumenti d'indagine

Fluorocromi. Microscopio a fluorescenza. Microscopio confocale a scansione laser. Microscopio a due fotoni. Microscopio a foglio di luce. Protocollo per immunofluorescenza.

Bioimmagini. Campionamento del segnale, quantizzazione del segnale, immagine digitale e tecniche di compressione, studio delle bioimmagini (acquisizione, trasformazione, riduzione, analisi, interpretazione), teorema del campionamento, operazioni sulle bioimmagini (operazioni puntuali, locali, globali), fonti di rumore ed errore, programmi per lo studio delle bioimmagini (esempio: ImageJ).

Tecnica FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching). Tecnica FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer). Tecnica FLIM (Fluorescence Lifetime Imaging). Microscopia ad espansione.

Microscopia elettronica. Microscopio elettronico a trasmissione (TEM). Microscopio elettronico a scansione (SEM). Protocollo per microscopia elettronica.

La scelta di un sistema modello

Il problema della overgeneralizzazione. Scegliere il giusto sistema modello dato un determinato problema biologico da investigare. Modelli surrogati o esemplificativi.

Applicazione dei metodi descritti per lo studio di:

• specificazione, mantenimento e differenziamento della linea germinale

La specificazione della linea germinale negli animali (preformazione ed epigenesi). Esempi di preformazione (Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans). Esempi di epigenesi (axolotl, topo). Aspetti evolutivi. Quiescenza della linea germinale. Regolazione della trascrizione e rimodellamento della cromatina nella linea germinale (Drosophila, C. elegans, topo). Silenziamento di elementi trasponibili tramite piRNAs (Drosophila, topo). Studio della morfologia della cromatina tramite tecnica FLIM-FRET al microscopio a due fotoni. Caratterizzazione metabolica di cellule germinali maschili tramite FLIM di NAD(P)H e FAD al microscopio a due fotoni. Applicazioni del microscopio a foglio di luce.

• invecchiamento

Il processo di invecchiamento e le sue cause. Il ruolo dei telomeri nell'invecchiamento. L'accorciamento dei telomeri. Telomeri e proteine associate: il complesso shelterin. Telomerasi e sua regolazione. Metodi per stabilire la lunghezza dei telomeri (Q-FISH). Metodi per stabilire l'attività della telomerasi (usando la FRET). Senescenza e invecchiamento. Il ruolo dei mitocondri nell'invecchiamento. "Free radical theory of ageing". La replicazione del DNA mitocondriale nella teoria dell'invecchiamento. "Stem cell hypothesis of ageing". Nuovi sistemi modello per lo studio dell'invecchiamento.

Testi/Bibliografia

Slides delle lezioni ed articoli/review indicati dal docente e resi disponibili agli studenti tramite la piattaforma Virtuale.

Metodi didattici

Lezioni frontali.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame di fine corso consiste in un colloquio orale e mira a valutare il raggiungimento degli obiettivi didattici: conoscenze delle metodologie per lo studio e la comprensione di processi biologici e loro applicazioni.

Strumenti a supporto della didattica

Presentazione delle lezioni sotto forma di slides con l'ausilio di videoproiettore e PC.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Liliana Milani