B9729 - BIOLOGIA MOLECOLARE (LZ)

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

Che cos’è la biologia molecolare. Il dogma centrale della Biologia Molecolare.

- Cellule staminali embrionali (ESC) e cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC): meccanismi molecolari e applicazioni terapeutiche

Potenza delle cellule staminali. Cellule staminali embrionali. Differenziamento cellulare e ruolo dei fattori di trascrizione. Esempi di differenziamento delle cellule staminali embrionali in tipi cellulari specifici e relative applicazioni terapeutiche. Riprogrammazione cellulare e cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC). Esempi di potenziali applicazioni terapeutiche basate sulle iPSC. Riprogrammazione diretta in tipi cellulari specifici.

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

Principi di base della replicazione del DNA. Saggi di incorporazione di analoghi nucleosidici per la valutazione della proliferazione cellulare. Saggi di incorporazione di BrdU in vitro e in vivo per lo studio della rigenerazione tissutale. Incorporazione del carbonio 14 per la valutazione della replicazione del DNA in tessuti con limitato turnover cellulare, come cervello e cuore.

- Editing genetico convenzionale in modelli preclinici: strategie di knock-out e knock-in

Knock-out e knock-in genico in modelli animali mediante ricombinazione non omologa, ricombinazione omologa e nucleasi ingegnerizzate.

- Editing genetico condizionale in modelli preclinici e analisi di lineage tracing

Le ricombinasi. Struttura e meccanismo d’azione della ricombinasi Cre. Il sistema Cre-Lox per il knock-out e il knock-in genico tessuto-specifico. Ricombinasi inducibili per il controllo temporale del knock-out e del knock-in genico. Analisi di lineage tracing per seguire il destino delle singole cellule e della loro progenie: concetti di base ed esempi rappresentativi per valutare il contributo di specifiche popolazioni cellulari durante la rigenerazione tissutale. La proteina Tet Repressor (TetR), derivata dal meccanismo di resistenza batterica alle tetracicline. Sistemi Tet-OFF/Tet-ON per l’espressione genica inducibile.

- Differenziamento di cellule staminali adulte: meccanismi molecolari e applicazioni terapeutiche

Cellule staminali adulte in tessuti ad alto turnover cellulare (ad es. sangue, intestino, pelle, cornea) e terapie di medicina rigenerativa basate sul loro utilizzo, anche in combinazione con terapia genica. Cellule staminali adulte in tessuti a basso turnover cellulare (ad es. muscolo scheletrico). Cellule staminali neurali e loro potenziale modulazione nelle strategie di medicina rigenerativa.La controversia relativa alle terapie con cellule staminali adulte per la rigenerazione cardiaca: il consenso emergente basato sulle analisi di lineage tracing.

- Dedifferenziamento di cellule mature: meccanismi molecolari e potenziali applicazioni terapeutiche

Caratteristiche del dedifferenziamento cellulare. Un esempio di dedifferenziamento cellulare o di differenziamento delle cellule staminali in funzione dello stadio di sviluppo: la rigenerazione dell’arto nelle salamandre. Dedifferenziamento cellulare nella rigenerazione del fegato. Dedifferenziamento cellulare parziale durante la rigenerazione cardiaca nei vertebrati non mammiferi e nei mammiferi in fase neonatale. Potenziali strategie di rigenerazione cardiaca basate sulla stimolazione del dedifferenziamento cellulare e della proliferazione cellulare.

Testi/Bibliografia

Tutto il materiale didattico presentato a lezione sarà reso disponibile agli studenti tramite la piattaforma Virtual Learning Environment [https://virtuale.unibo.it/].

Per eventuali approfondimenti, possono essere utilizzati liberamente libri di testo di Biologia Molecolare, in lingua italiana o inglese. A titolo esemplificativo, si segnalano i seguenti volumi:

Iwasa e Marshall - Biologia Cellulare e Molecolare di Karp

Krebs et al. - Lewin's Essential GENES

Clark et al - Molecular Biology

Lodish et al - Molecular Cell Biology

Watson et al. - Molecular biology of the gene

Krebs et al. - Lewin's GENES XII

Albert et al. - Molecular Biology Of The Cell

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

Ogni modulo del Corso Integrato (C.I.) in Biologia e Genetica riceverà una valutazione, e la decisione finale sul voto sarà presa collegialmente dal corpo docente, tenendo conto della media ponderata.

Per quanto riguarda il modulo di Biologia Molecolare, 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.

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