04638 - BIOCHIMICA CELLULARE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente acquisisce una visione sintetica ma aggiornata della biochimica dei meccanismi alla base delle principali funzioni cellulari, quali la comunicazione cellula-cellula e il controllo della proliferazione e del differenziamento.

Contenuti

Smistamento e trasporto delle proteine di secrezione. Il problema del ripiegamento delle proteine neosintetizzate; chaperons molecolari: struttura di Hsp70 e Hsp60/GroEl-GroEs. La via secretoria: reticolo ruvido e traslocazione co-traduzionale. Struttura di SRP e del suo recettore. Struttura del traslocone proteico SecY/61. Chaperons nell' ER. Glicosilazione delle proteine nel ER. Calnessina e calreticulina: meccanismo di controllo di qualità.  Biosintesi dei fosfolipidi. Modificazioni covalenti lipidiche delle proteine. Proteine GPI. Meccanismi molecolari di gemmazione delle vescicole tra ER e Golgi: COPII: Sar1, Sec23-24 Sec31-13.  Analisi comparata  dei coatameri COPII, COPI  e clatrina. Apparato del Golgi: glicosilazione delle proteine di secrezione, targetting di proteine ai lisosomi: il caso del Man6P; biosintesi degli sfingolipidi. Meccanismi molecolari della fusione: SNARE, NSF e SNAPs.

Il nucleo  Le membrane nucleari, struttura dei pori nucleari: le nucloporine. Importo di proteine nel nucleo: sequenza di localizzazione nucleare. Importine: struttura; le proteine Ran. Le esportine. Esportazione di mRNA e di subunità ribosomiali.

Biosintesi dei organelli (mitocondri e perossisomi ) Corredo genetico dei mitocondri, i nucleoidi. Presequenze e meccanismi di selezione delle proteine nella membrana mitocondriale esterna. Trasloconi nelle membrane degli organelli (TOM, TIM23 e TIM22, Oxa 1, SAM). Mia e Erv1. Cloroplasti: TOC e TIC. Perossisomi: funzione e biogenesi: le perossine, segnali di indirizzamento dele proteine nei perossisomi Pts1/Pts2. Assemblaggio dei perossisomi: Pex3 e Pex11. Import nella matrice: l'importomero.

 Citoscheletro e motori molecolari Organizzazione e biogenesi dei componenti del citoscheletro. Microfilalementi: struttura dell'actina, polarità dei filamenti,treadmilling, proteine che legano actina, nucleazione dell'actina: struttura di formine e Arp2/3, ADF/cofilina e profilina. Fasci stretti, contrattili e reti; adesioni focali e fibre di stress. Filamenti intermedi. Struttura dei microtubuli e delle tubuline, polarità dei microtubuli, instabilità: ruolo della concentrazione di GTP-tubulina. Organizzazione cellulare e polarità. Organizzazione delle ciglia. I motori molecolari: caratteristiche comuni di miosine, kinesine e dineine.  Strutture della testa della miosina II,  NTPasi con anse P, elica di trasmissione e braccio della leva, meccanismo di interazione con actina. Miosina I e miosina V. Motori dei microtubuli: chinesine e dineine. Struttura della chinesina convenzionale, della dineina e della sua testa, modelli di movimento sui microtubuli.

Segnalazione cellulare Generalità della segnalazione cellulare. I primi messaggeri: ormoni peptidici,  non peptidici ed ormoni liposolubili (steroidei, tiroidei, etc).  Recettori intracellulari  e loro bersagli nucleari (HRE). Recettori di membrana o superficiali. Recettori a sette eliche transmembrana. Il recettore beta-adrenergico e sito di legame dell'agonista. Proteine G eterotrimeriche: struttura delle subunità, associazione alla membrana, meccanismo di attivazione, classificazione delle subunità alfa. Trasduzione del segnale nella visione, struttura dei coni e bastoncelli; nell'olfatto e nell'udito. I sistemi effettori: struttura di adenilato ciclasi e PKA, struttura delle fosfolipasi C, diversità tra le varie isoforme. I secondi messaggeri: cAMP e  cGMP. Diacilglicerolo e IP3. Recettori tirosin chinasici: organizzazione molecolare, attivazione e modalità di segnalazione.  I domini SH2 e SH3. Struttura di una proteina tirosin kinasi non recettoriale di tipo Src e sua attivazione. Struttura, attivazione e funzione di di Ras;  vie di trasduzione delle MAP kinasi. Isoforme gamma delle fosfolipasi C. Inositolo trifosfato e depositi intracellulari di calcio: recettori canali intracellulari. Calcio come secondo messaggero; calmodulina e CAM kinasi II. Il recettore per l'isulina: struttura e cascata di segnalazione. PI-3-chinasi e  PTEN, oncogeni e oncosoppressori. I recettori delle citochine: le proteine JAK e STAT. Altre MAP chinasi: le JNK e p38.  Le integrine: struttura e duplice modalità di segnalazione. Adesioni focali e emodesmosomi.  Attivazione di FAK e MAPK. GTPasi della famiglia Rho. Altre vie di segnalazione: Akt e suoi bersagli; complessi di mTOR;  vie di Wnt/Hedgehog e Notch.   Trasduzione del segnale e citoscheletro.

Proteolisi controllata Ubiquitina ed ubiquitinazione (enzimi E1, E2 ed E3). Proteasoma. Struttura del proteasome di T. acidophilum e di lievito. Controllo dell'accesso al proteasoma. Controllo della proteolisi: caso della ciclina B. Allargamento al concetto di ubiquitinazione (e processi analoghi) come meccanismi di controllo cellulare.

 

Testi/Bibliografia

Gli argomenti trattati nel corso sono reperibili in vari libri:

B. Lewin: Cellule. Zanichelli 2008

C. Branden e J. Tooze, Introduzione alla Struttura delle Proteine, II Edizione, Zanichelli 2001

G.M. Cooper e R.E. Hausman, La cellula. Un approccio molecolare, Piccin, Padova, 2009

Berg, J.L. Tymoczko e L. Stryer,  Biochimica, V Edizione, Zanichelli 2008

Il materiale delle lezioni verrà messo a disposizione degli studenti iscritti al corso su AMS Campus.

Metodi didattici

Lezioni frontali

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale

Strumenti a supporto della didattica

Presentazioni ppt, computer e videoproiettore

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Michela Rugolo