B9729 - BIOLOGIA MOLECOLARE (AK)

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine dell'insegnamento in Biologia Molecolare lo studente avrà acquisito una conoscenza teorica essenziale dei principi fondamentali della biologia cellulare e molecolare e della genetica e delle loro applicazioni in campo biomedico. In particolare, nel modulo di Biologia Molecolare, lo studente approfondirà i principali meccanismi molecolari che regolano la replicazione del DNA, l’espressione genica e i processi di proliferazione, differenziamento, dedifferenziamento, transdifferenziamento e riprogrammazione cellulare. Inoltre, sarà in grado di comprendere l'analisi e la modulazione di questi meccanismi in ambito biomedico.

Contenuti

L’insegnamento è parte del Corso Integrato di Biologia e Genetica. Al termine del corso integrato in Biologia e Genetica lo studente avrà acquisito una conoscenza teorica essenziale dei principi fondamentali della biologia cellulare e molecolare e della genetica e delle loro applicazioni in campo biomedico.

CONTENUTI SPECIFICI DELL’INSEGNAMENTO:

- Introduzione alla Biologia Molecolare

Cosa è la biologia molecolare. Il dogma centrale.

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

Struttura e 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 il cuore e il cervello.

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

Cellule staminali embrionali e adulte, potenza delle cellule staminali e differenziamento cellulare. Cellule staminali adulte nei tessuti con elevato rinnovamento cellulare (es. midollo osseo, intestino, pelle...). Cellule staminali adulte nei tessuti a basso rinnovamento (es. muscolo scheletrico, cervello). Cellule staminali e progenitori cardiaci durante lo sviluppo embrionale. Meccanismi molecolari di regolazione delle cellule staminali: matrice extracellulare, fattori solubili (es. WNT, BMPs, ligandi dei recettori ERBBs...), comunicazioni tra cellule adiacenti e stimoli meccanici. Il ruolo dei fattori di trascrizione nel differenziamento cellulare.

- Tecnologie basate su ricombinasi sito-specifiche per knock-out/knock-in genico tessuto specifico e per analisi di “lineage tracing” (sistema Cre/Lox)

Knock-out/knock-in genico in modelli animali tramite ricombinazione non omologa, ricombinazione omologa e nucleasi ingegnerizzate. Le ricombinasi. Struttura e meccanismo di azione della ricombinasi Cre. Sistema Cre-Lox per knock-out e knock-in genico tessuto-specifico. Ricombinasi inducibili. Analisi di "Lineage tracing" per seguire il destino delle singole cellule e della loro progenie: esempi di applicazione per la valutazione del contributo di progenitori cardiaci alla generazione di cardiomiociti durante sviluppo e omeostasi del tessuto cardiaco, e a seguito di danno.

- Strumenti molecolari avanzati per il controllo dell’espressione genica inducibile e tessuto-specifica (sistema Tet-OFF/Tet-ON)

Meccanismo di resistenza alle tetracicline batteriche: la proteina "Tet Repressor" (TetR). Sistema Tet-OFF/Tet-ON per espressione genica inducibile.

- Differenziamento di cellule staminali, riprogrammazione cellulare, transdifferenziamento e dedifferenziamento di cellule mature: approcci multipli per la rigenerazione tissutale

Strategie di medicina rigenerativa basate su cellule staminali adulte: esempi di successo e di insuccesso. Il potenziale rigenerativo delle cellule staminali embrionali. Riprogrammazione cellulare da cellule somatiche a cellule staminali pluripotenti indotte (IPS). Fattori molecolari per il differenziamento cellulare in vitro di cellule staminali embrionali (ES) e cellule staminali pluripotenti indotte (IPS). 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). Dedifferenziamento cellulare nella rigenerazione dei tessuti.

Testi/Bibliografia

Iwasa e Marshall - Biologia Cellulare e Molecolare di Karp

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.

La frequenza a questa attività didattica è obbligatoria; il requisito minimo di frequenza per essere ammessi all'esame finale è del 60% delle lezioni. Per i Corsi Integrati (CI), il requisito di frequenza del 60% si riferisce all'importo totale dei C.I.. Gli studenti che non raggiungono il requisito minimo di frequenza non saranno ammessi all'esame finale del corso e dovranno frequentare nuovamente le relative lezioni durante l'anno accademico successivo. I docenti possono autorizzare assenze giustificate dietro presentazione di idonea documentazione giustificativa, in caso di malattia o gravi motivi. Le assenze giustificate non vengono conteggiate nel registro delle presenze di uno studente per determinare il requisito minimo di frequenza.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Gli studenti saranno valutati tramite esame scritto.

L'esame scritto consiste in 31 quiz a risposta multipla con una sola risposta esatta per domanda. Gli studenti riceveranno +1 punti per ogni risposta esatta e 0 punti per ogni risposta incorretta o assente.

Il tempo a disposizione degli studenti per la prova scritta è di 30 minuti. Durante la prova non è ammesso l'uso di materiale di supporto, quale libri di testo, appunti, supporti informatici. Il punteggio massimo ottenibile fornendo tutte risposte esatte è quindi pari a 30 e lode. La prova si intende superata con un punteggio minimo di 18/30.

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

Gli studenti con disturbi dell'apprendimento e disabilità temporanee o permanenti sono invitati a contattare l'ufficio dedicato (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it/per-studenti) il più presto possibile in modo da poter convenire sulle opportune misure compensative. La richiesta deve essere presentata in anticipo (15 giorni prima della data dell'esame) al docente, che valuterà l'adeguatezza delle misure tenendo conto degli obiettivi didattici.

Strumenti a supporto della didattica

Tutto il materiale didattico presentato verrà reso disponibile agli Studenti tramite la piattaforma Virtual Learning Environment [https://virtuale.unibo.it/ ]

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Gabriele Matteo D'Uva