ESPRESSIONE GENICA E TECNICHE DI ANALISI

Attività formativa integrata

Scheda dell'insegnamento - Syllabus

Anno accademico di espletamento:

2021/2022

Anno accademico di offerta:

2021/2022

Anno di offerta:

2021

Studenti immatricolati:

2021/2022

Tipo di attività:

Obbligatoria

Corso di afferenza:

Corso di Laurea Magistrale in BIOLOGIA

Lingua:

Italiano

Moduli:

EPIGENETICA, STAMINALITA' E DIFFERENZIAMENTO

5 crediti
BIOTECNOLOGIE MOLECOLARI IN RICERCA E DIAGNOSTICA

5 crediti

Crediti:

Anno di corso:

Ore di attivita' frontale:

Prerequisiti:

Concetti di base di genetica, biochimica e biologia molecolare

Codice AF:

A002917

Metodi di valutazione

Modalita' di verifica dell'apprendimento:

Presentazione in piccoli gruppi di articoli scientifici inerenti le tematiche del corso.
Esame orale volto a verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente

Periodo didattico

Primo Semestre

Obiettivi formativi

Il corso di “ESPRESSIONE GENICA E TECNICHE DI ANALISI” è costituito da due modulo, uno di “EPIGENETICA, STAMINALITA' E DIFFERENZIAMENTO” (5 CFU) e l’altro di “BIOTECNOLOGIE MOLECOLARI IN RICERCA E DIAGNOSTICA” (5 CFU), che prevedono lezioni frontali, esercitazioni in aula e di esercitazioni di laboratorio.

Obiettivo del corso è fornire allo studente conoscenze nel campo della biologia molecolare, partendo dalla comprensione dei complessi meccanismi che controllano l'espressione dei geni eucariotici a livello trascrizionale e post-trascrizionale per arrivare alla progettazione di nuove terapie molecolari, come ad esempio i farmaci epigenetici o la terapia genica.
Lo studente sarà inoltre competente sulle principali e più moderne tecnologie sperimentali per lo studio di fenomeni biologici complessi. Inoltre il corso si prefigge l’obiettivo di rendere lo studente indipendente nell’analisi di dati sperimentali, applicando le proprie conoscenze, e di affinare le sue abilità comunicative, attraverso l’analisi e la presentazione di dati scientifici presenti in letteratura. Al termine del corso lo studente possiederà gli strumenti necessari per acquisire autonomia di giudizio.

Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di possedere le seguenti conoscenze e competenze, coerenti con la definizione del profilo del laureato magistrale in Biologia (LM6):

1) CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Al termine delle lezioni e delle attività di laboratorio, lo studente dovrà dimostrare le seguenti capacità:
- analizzare e discutere con padronanza argomenti di regolazione dell'espressione genica;
- proporre strategie d’indagine dell'espressione genica;
- comprendere e analizzare criticamente la letteratura biomolecolare in tutti i suoi aspetti;
- progettare approcci sperimentali dettagliati su problematiche generali di carattere biomolecolare.
In particolare, lo studente tramite lezioni di tipo frontale, Journal Clubs ed esercitazioni pratiche, acquisirà conoscenze avanzate sugli argomenti affrontati durante il corso.
2) CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Lo studente dovrà inoltre dimostrare capacità di:
- analisi critica ed applicativa per la comprensione di problemi biologici concreti.
- riconoscere, ed applicare autonomamente, le metodologie necessarie per lo studio di fenomeni biologici complessi
- aggiornamento con la consultazione delle pubblicazioni scientifiche proprie del settore scientifico disciplinare
3) AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Lo studente dovrà dimostrare autonomia di giudizio e valutazione dei risultati sperimentali ottenuti in laboratorio o dall’analisi degli articoli scientifici. Il lavoro di squadra sarà incoraggiato e promosso attraverso la valutazione della capacità di condividere competenze, discutere criticità e adottare strategie correttive
4) ABILITÀ COMUNICATIVE
Lo studente dovrà inoltre
- Acquisire competenze inerenti la comunicazione dei risultati sperimentali mediante l'utilizzo di un linguaggio tecnico-scientifico adeguato.
- mostrare capacità di lavorare in team, analizzando le criticità operative riscontrate e adottando misure di correzione condivise e appropriate.

Contenuti

EPIGENETICA, STAMINALITA' E DIFFERENZIAMENTO (5 CFU)

DIDATTICA FRONTALE (4 CFU)
REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE GENICA A LIVELLO EPIGENETICO
Struttura ed organizzazione della cromatina. Sistemi di rimodellamento della cromatina ATP-dipendenti. Metilazione del DNA. Modificazioni post-traduzionali degli istoni: acetilazione, fosforilazione e metilazioni. Gli enzimi che modificano gli istoni ed i loro domini strutturali. L’etrocromatina e la regolazione epigenetica dell’espressione genica. Imprinting genomico. Meccanismi d’espressione monoallelica. Inattivazione cromosoma X. Controllo epigenetico degli elementi trasponibili. Esempi: meccanismi molecolari delle droghe d’abuso e dei ritmi circadiani.

EPIGENETICA, CICLO CELLULARE E TRASFORMAZIONE TUMORALE
Regolazione dell’espressione genica durante il ciclo cellulare. I complessi ciclina-chinasi e la regolazione della loro attivita’. Le fasi del ciclo cellulare e i meccanismi molecolari che sottointendono le transizioni di fase. Meccanismi di controllo del ciclo cellulare: il ruolo della proteina del retinoblastoma e di p53. Alterazioni del ciclo cellulare e modificazioni epigenetiche coinvolte nella trasformazione tumorale

REGOLAZIONE GENICA A LUNGO TERMINE: DIFFERENZIAMENTO E SVILUPPO
La Drosophila come sistema modello. I geni materni e la polarita’ dorso-ventrale ed antero-posteriore. I geni della segmentazione e l’effetto zigotico. I geni omeotici e la definizione di mutazione omeotica. I complessi antennipedia e bithorax. L’omeodominio. le proteine del gruppo polycomb ed il “congelamento delle decisioni prese”.

CELLULE STAMINALI: PRINCIPI E APPLICAZIONI
Caratteristiche biologiche delle cellule staminali embrionali, amniotiche ed adulte. Circuiti di regolazione trascrizionale associati alla pluripotenza: la triade Oct4, Nanog e Sox2; Epigenetica ed identità cellulare in cellule staminali. La riprogrammazione nucleare e le metodologie per l’induzione della pluripotenza (iPS). Applicazioni delle cellule iPS Le cellule staminali tumorali: caratteristiche biomolcolari. Potenzialità terapeutiche delle cellule staminali

LABORATORIO (1CFU)
Analisi ChIP del promotore del gene-fos

Modulo 2: BIOTECNOLOGIE MOLECOLARI IN RICERCA E DIAGNOSTICA” (5 CFU)
TECNICHE DI ANALISI DELL’ESPRESSIONE GENICA
Tecniche di base nello studio della funzione dei geni. Gene targeting 1.0: Manipolazione genetica negli animali. Metodi per la produzione di topi transgenici. Ricombinazione sito-specifica e topi knock-out inducibili. Gene targeting 2.0: Genome-editing nuclease: ZFN, TALEN, CRISPR-Cas9. applicazioni

INTEREFERENZA DELL’RNA ED RNA TERAPEUTICI
interferenza dell’RNA e RNA non-codificanti: miRNA, snoRNA, lncRNA e circRNA. Attameri. RNA modificatori di splicing. Technologia antimiR.

TERAPIA GENICA: PRINCIPI E APPLICAZIONI
Analisi dei diversi virus utilizzati per la terapia genica: adenovirus. virus adeno-associati, retrovirus e lentivirus. Vantaggi e svantaggi dei diversi virus. Esempi di terapia genica nel trattamento di diverse malattie umane.

MEDICINA DI PRECISIONE PER NUOVI APPROCCI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI.
Concetti generali. Esempi di medicina di precisione nel trattamento di diverse malattie umane: terapie con anticorpi e terapia T-CART.

LABORATORIO (1 CFU)
Tecniche di Biologia Molecolare

Bibliografia consigliata

1) L. Armstrong Epigenetics- Garland Science
2) Epigenetics © 2006 Cold Spring Harbor Laboratory Press
3) Biologia Molecolare del Gene- Watson et al.,
4) Rassegne su specifici argomenti (review) ed articoli scientifici;
5) Le Diapositive e gli altri materiali didattici utilizzati a lezione verranno messi a disposizione degli studenti sulla piattaforma di elearing Moodle.

Modalità di erogazione

Convenzionale

Metodi didattici

Lezioni frontali, con l'ausilio di diapositive e video. Esercitazioni teoriche e pratiche; Discussione e presentazione di articoli scientifici

Contatti/Altre informazioni

1) Disponibilità a fornire un servizio di tutorato anche in lingua inglese per studenti Erasmus o in mobilità
2) Disponibilità di materiale didattico e riferimenti bibliografici in inglese per gli studenti Erasmus. Epigenetics. Allis, Jenuwein, Reinberg and Caparros. Cold Spring Harbour Laboratory Press. ISBN-13:978-0879697242
3) Disponibilità a far sostenere gli esami in Inglese

ESPRESSIONE GENICA E TECNICHE DI ANALISI

Anno di corso: 1

Anno di corso: 2

Form di ricerca

ESPRESSIONE GENICA E TECNICHE DI ANALISI