Ateneo - UPO

Dopo una rapida revisione della struttura del gene in eucarioti e procarioti, sarà presentato il problema della regolazione dell'espressione genica. La prima parte del corso si occuperà di espressione genica procarioti e dal suo regolamento. Una serie di esempi illustrerà la possibilità di ingegneria promotori e geni per scopi biotecnologici. La seconda parte del corso tratterà con l'espressione genica eucarioti e i livelli multipli del suo regolamento. Problemi: 1) cromatina e struttura, funzione di fattore di trascrizione 2), 3) pre-iniziazione complesso, terminazione 4) trascrizione, 5) RNA stabilità e traduzione 6) RNA. La terza parte del corso tratterà con i meccanismi da cui segnali extracellulari e intracellulari spunti regola l'espressione genica negli eucarioti. Un particolare porrà l'accento sulle alterazioni dell'espressione genica nel cancro e sulla regolazione dell'espressione genica in funzione delle sostanze nutrienti e condizione metabolica della cellula.
Verranno anche presentate tecniche biochimiche e biologico molecolari di base.

Per rinfrescare le basi:
- Harper's Illustrated Biochemistry, 29e, Robert K. Murray, David A. Bender, Kathleen M. Botham, Peter J. Kennelly, Victor W. Rodwell, P. Anthony Weil
Please note: available on Access Medicine for our students
- Molecular Biology of the Cell - Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter Edition:5th
Please note: the 4th edition is available for free on NCBI bookshelf http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21054/

Testi per il corso:
- Genomes 3 By Terence A. Brown
Please note: the 2nd edition is available for free on NCBI bookshelf http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21128/
- Cell Signalling Biology Professor Sir Michael Berridge http://www.biochemj.org/csb/
- An extended series of reviews as evidenced during the course.

Potenziare le conoscenze e le abilità operative in biologia molecolare applicata allo studio dell'espressione genica.
Fornire gli strumenti conoscitivi per la lettura critica della letteratura.
Fornire le basi operative nel laboratorio biologico molecolare.

• Biologia di base: organizzazione intracellulare procarioti e negli eucarioti.
• Basi di biochimica: convenienze di enzima struttura e metabolismo, sintesi delle proteine, DNA e RNA.
• Basi di biologia molecolare: concetto di gene, espressione genica, promotore, fattore di trascrizione, sintesi di RNA e degradazione.
Per gli studenti a cui manca un forte background nelle scienze della vita una serie di letture saranno proposte per migliorare le loro abilità su tali argomenti.

Durante il corso verranno ampiamente utilizzate diapositive e webinar.
Il lavoro di classe sarà integrato da un'introduzione in laboratorio.
Gli studenti intraprenderanno inoltre attività di ricerca / presentazione / lavoro di squadra guidate dagli insegnanti.

Una copia delle diapositive e dei siti Web utilizzati durante il corso sarà disponibile sul sito DIR.

L’esame sarà scritto con domande a scelta multipla (24, valgono un punto ciascuna divise 11 “Genomic analysis”, 11 “Regulation of gene expression” e 2 “Genetics”) oltre a domande aperte (3, valgono 3 punti ciascuna).

Argomento 1
Regolazione dell'espressione genica.
Richiamo dell'organizzazione dei geni negli eucarioti (enhancers, promotori, sito di inizio della trascrizione, introni/esoni, siti di terminazione della trascrizione). Controllo della trascrizione genica a livello di: a) tasso di inizio di trascrizione, 2) splicing e splicing alternativoi , 3) stabilità del mRNA, 4) interferenza tra RNA e microRNA. Organizzazione di fattori di trascrizione: struttura dei domini di associazione al DNA e di trans-attivazione. Principali sequenze regolatrici del DNA. Assemblaggio del complesso d'inizio di trascrizione della RNApolII e cenni per altre polimerasi. Metodi di studio degli elementi regolatori sul DNA, della struttura dei promotori e dei siti di legame dei fattori di trascrizione. Fattori di trascrizione e struttura della cromatina, espressione di gene e di rimodellamento della cromatina. Mdificazioni Post trascrizionali degli istoni e il codice istonico. Metilazione del DNA. Altri modi per regolare l'espressione genica: promotori alternativi, splicing alternativo, controllo di stabilità del mRNA, controllo della traduzione degli mRNA, miRNA e RNA interference.

Argomento 2 Controllo dell'espressione genica da segnali extracellulari ed intracellulari.
Come le vie di trasduzione del segnale regolano l'espressione genica: - la famiglia dei recettori nucleari -la famiglia STAT - ERK signaling per gli elementi di risposta del siero, NF-kB. Metodi di studio della trasduzione del segnale.
Argomento 3 mutazioni in fattori di trascrizione e cancro
Le mutazioni di P53 e tumorigenesi, formazione di Hif in risposta all'ipossia, amplificazione di myc e tumore.

Casi studio: 1) fattori di trascrizione ed il metabolismo tumorale, 2) come alterazioni del metabolismo (cioè abitudini o stato energetico cellulare) influenzano l'espressione dei geni e lo stato della cromatina.

Brevi esperienze di laboratorio simulate od in presenza sulle tecniche di base.

Comprensione dei meccanismi di regolazione dell'espressione genica.
Utilizzo operativo di tale conoscenza per la valutazione della letteratura.
Ideazione guidata di percorsi sperimentali utilizzabili per la ricerca teorica od applicativa.