B6302 - MOLECULAR BASIS OF GENOME EDITING

Contenuti

Introduzione su concetti di base riguardanti gli acidi nucleici contenuti nella cellula. Struttura chimica degli acidi nucleici. Strutture fisiche delle molecole di DNA e RNA. Codice genetico, geni e genomi. Struttura fisica del materiale genetico: cromosomi (cromatina) batterica, cromatina eucariotica, strutture cromatiniche di ordine superiore.

Ricombinazione del DNA. Ruolo biologico della ricombinazione omologa. Meccanismi molecolari della ricombinazione omologa in cellule batteriche e in cellule eucariotiche. Ricombinazione non-omologa. Ricombinazione sito-specifica.

Meccanismi di riparazione del DNA. Tipi di lesioni del DNA. Pathways e meccanismi di riparo del DNA: DNA fotoliasi, Nucleotide Excision Repair, Base Excision Repair, Mismatch Repair. Meccanismi di riparo di rotture a doppio filamento del DNA (double-strand breaks): Nonhomologous end-joining e homologous recombination repair.

Approcci convenzionali utilizzati per il genome-editing: ricombinazione omologa, metodi chimici e approcci basati sulle homing endonucleases.

Approcci di genome-editing basati su metodologie moderne che utilizzano nucleasi sequenza-specifiche interamente proteiche: mega-nucleasi, nucleasi zinc-finger (ZFN) e Transcription Activator-Like Effector Nucleases (TALENs).

Approcci di genome-editing basati su metodologie che utilizzano nucleasi guidate da RNA: Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR-CAS systems).

Esempi di applicazioni dei vari sistemi in diversi ambiti.

Parte di laboratorio: il corso comprende un’attività laboratoriale individuale in cui, mediante l’impiego del sistema CRISPR-Cas9, viene effettuato il targeting e il taglio di una specifica sequenza genica di interesse. L’obiettivo è valutare l’impatto delle mutazioni introdotte sul riconoscimento del bersaglio e sull’attività di cleavage da parte dell’endonucleasi.

Testi/Bibliografia

Zlatanova, Jordanka, Kensal E. Holde. Molecular Biology, 2nd Edition. Garland Science, 20230421. VitalBook file.

Reviews e articoli scientifici scelti in letteratura.

Metodi didattici

L’insegnamento prevede:

• lezioni frontali con l’ausilio di presentazioni PowerPoint, finalizzate all’introduzione e alla spiegazione dei contenuti teorici;
• discussioni guidate in aula su articoli scientifici e casi di studio;
• lavori di gruppo e attività interattive basate su strumenti di didattica innovativa;

attività di laboratorio a postazione singola, con esercitazioni pratiche sul sistema CRISPR-Cas. 

Oltre a rivolgersi al/la docente del corso, studentesse e studenti con disabilità, DSA, BES e altre condizioni di salute, possono contattare ASES - Settore diritto allo studio - Ufficio Servizi per studenti con disabilità o DSA per ricevere maggiori informazioni sulle opportunità di fruizione della didattica con specifici supporti e strumenti.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L’esame finale si svolge in presenza e consiste in un colloquio orale articolato in tre quesiti riguardanti diverse parti del programma. Ogni risposta sarà valutata sulla base della completezza, della correttezza scientifica, della chiarezza espositiva e della capacità di collegamento tra i temi trattati, coerentemente con i risultati di apprendimento attesi.

La prova consente di verificare:

• la comprensione teorica delle basi molecolari delle tecniche di genome editing,
• la capacità di applicare tali conoscenze a casi e applicazioni reali,
• l’autonomia di giudizio nella discussione critica dei temi trattati,
• le abilità comunicative nella presentazione dei contenuti.

Valutazione formativa: sono previste attività di discussione guidata, esercitazioni e momenti di feedback durante il corso, utili per monitorare il livello di apprendimento, ma non contribuiscono alla valutazione finale.

I criteri utilizzati per la valutazione dell’acquisizione delle conoscenze e competenze sono:

1. comprensione degli argomenti;
2. completezza delle conoscenze acquisite;
3. utilizzo di un linguaggio appropriato durante l’esposizione orale e capacità di sintesi dei concetti;

capacità di collegamento tra i diversi argomenti trattati.

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’Ufficio di Ateneo ( https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it ) competente. Sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con almeno 15 giorni di anticipo, all’approvazione del/della docente, il/la quale ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell’insegnamento.

Studenti/sse con riconoscimento dello status “studente lavoratore”: consultare il sito web ( https://www.unibo.it/it/studiare/guida-alla-scelta-del-corso/conciliare-studio-e-lavoro ) dedicato per richiederne lo status e le misure previste.

Strumenti a supporto della didattica

Per gli studenti che frequentano il corso verrà messo a disposizione tutto il materiale utilizzato per le lezioni frontali (presentazioni ppt, articoli/review e capitoli di libro/monografie) e per le attività di laboratorio (presentazione delle esercitazioni e relative dispense).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Davide Roncarati