Ateneo - UPO

Nella prima parte del Corso verranno illustrate le tappe che hanno portato all'evoluzione della Biologia Molecolare nella sua forma attuale e i campi d'indagine e di applicazione. Verranno quindi approfonditi argomenti quali la descrizione della struttura degli acidi nucleici e l'organizzazione dei genomi. Nella seconda parte del corso verranno descritti i meccanismi responsabili della replicazione e del mantenimento dei genomi, con particolare enfasi sui meccanismi di riparazione del materiale genetico. Seguirà la descrizione dei meccanismi necessari ad esprimere l'informazione contenuta nei genomi: la trascrizione e le sue regolazioni, il processamento e la maturazione dei trascritti, la traduzione e le sue regolazioni, le modificazioni post-traduzionali, lo smistamento intracellulare delle proteine, la loro diversificazione mediante modificazioni post-traduzionali, i concetti di base del signalling, focalizzando l'attenzione sui sistemi eucariotici.
La parte finale del corso descriverà gli approcci e le tecniche di punta attualmente adottate per studiare la biologia molecolare della cellula.

Nancy Craig et al. Oxford University Press, 2021. Molecular Biology: Principles of Genome Function (testo in Inglese)
Letture di approfondimento e materiale audio/video suggeriti di volta in volta dal Docente. Le presentazioni utilizzate dal Docente durante le lezioni verranno messe a disposizione di studentesse e studenti al termine delle lezioni riferite a ciascun macro-argomento e devono essere considerate una guida per lo studio sui testi consigliati e uno spunto per ulteriori approfondimenti.

Il corso "Molecular Biology" si propone di fornire alle studentesse e agli studenti una visione aggiornata di una disciplina che, forse più di altre, rappresenta un territorio di integrazione e di contaminazione di saperi e di conoscenze in ambito biologico, con profonde ricadute in campo medico, sanitario e biotecnologico. Al termine del Corso studentesse e studenti dovranno aver acquisito la conoscenza dei meccanismi molecolari fondamentali che, agendo in maniera finemente coordinata, sono responsabili dell'espressione dell'informazione contenuta nei genomi in condizioni fisiologiche e patologiche.

Si richiede una adeguata conoscenza della biologia della cellula e della biochimica generale.
E' richiesta la conoscenza della lingua Inglese (B2).

Didattica frontale.
Sono previste attività e lavori di gruppo da svolgersi su base volontaria e valutate "fra pari".

Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa

Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.

Esame scritto. La prima parte si compone 18 punti, ciascuno costituito da 3 affermazioni che devono essere giudicate vere o false; nel caso in cui la studentessa/lo studente ritenga "falsa" un'affermazione, dovrà giustificare brevemente il motivo della sua scelta (punteggio: 3 risposte corrette alle 3 affermazioni=1 punto; ogni risposta corretta alla singola affermazione=0.25 punti; max. 18 punti). Nella seconda parte si richiede di scrivere la legenda di una figura "muta" che illustra un dato fenomeno biologico/meccanismo molecolare (max. 6 punti). La terza parte è una domanda aperta intesa a verificare la capacità delle studentesse e degli studenti di descrivere un dato fenomeno biologico/meccanismo molecolare in maniera chiara, concisa e utilizzando la corretta terminologia (max. 10 punti). Tutte le parti che compongono il test devono essere svolte, ottenendo almeno i seguenti punteggi: parte 1 = 8/18, parte 2 =3/6, parte 3 =5/10.
Fino ad un massimo di 3 punti supplementari verranno assegnati sulla base dello svolgimento di lavori di gruppo e dell'attiva partecipazione alle discussioni in aula.

L'evoluzione della biologia molecolare: le tappe fondamentali della disciplina. Gli acidi nucleici: composizione e struttura di DNA ed RNA. Le topoisomerasi. Genomi: generalità sui genomi procariotici ed eucariotici. Sequenze uniche o quasi uniche, ripetute ed altamente ripetute. Gli elementi mobili: i trasposoni. Il DNA mitocondriale. La replicazione del DNA: il macchinario di replicazione in E. coli ed in modelli della biologia degli eucarioti: analogie e differenze. Le tappe della replicazione. Meccanismo d'azione e ruolo delle telomerasi. Integrazione e controllo della replicazione durante la progressione del ciclo cellulare. Le mutazioni e gli agenti in grado d'indurre stress genotossico e mutagenico. I meccanismi di restauro delle lesioni al DNA. Meccanismi di aggiramento della lesione. Reversione diretta del danno. Percorsi di riparazione del danno al DNA a più passaggi: Base Excision Repair (BER) e Nucleotide Excision Repair . Il problema della correzione dei mis-appaiamenti sul DNA: il mismatch-repair (MMR) nei procarioti e negli eucarioti. Il restauro delle interruzioni a doppio filamento sul DNA (double strand break, DSB) mediante ricombinazione omologa (HR) e non-homologous end joining (NHEJ). L'integrazione dei meccanismi di replicazione e riparazione del DNA all'interno del ciclo cellulare: le vie di segnalazione in risposta al danno al DNA. La ricombinazione omologa. La ricombinazione sito-specifica. La trascrizione in E. coli. Meccanismo di regolazione dell'operone Lac e dell'operone triptofano. La trascrizione nella cellula eucariotica modello: le diverse RNA polimerasi. Modello d'inizio della trascrizione e regolazione dell'attività del macchinario trascrizionale. Fattori di trascrizione basali, attivatori, repressori, co-attivatori e co-repressori. Enhancers e isolatori. La modificazione degli istoni nella regolazione dell'espressione dei geni. I complessi di rimodellamento della cromatina e loro ruolo nella trascrizione. La maturazione dei trascritti: maturazione degli rRNA, tRNA, miRNA, RNA autocatalitici (ribozimi). La maturazione degli mRNA: dettagli molecolari dei fenomeni del capping e della poliadenilazione. Il fenomeno dello splicing dei pre-mRNA: meccanismi molecolari ed illustrazione dettagliata del processo mediato dal macchinario di splicing. Splicing alternativo e sue regolazioni. Introni di autosplicing di gruppo I e II. Splicing dei tRNA. Trans-splicing. Esempi di editing dell'RNA. Il trasporto nucleo-citoplasmatico di macromolecole. La sintesi proteica: richiamo dei concetti di base e descrizione dei meccanismi di regolazione della traduzione negli eucarioti. I livelli di controllo della sintesi proteica, con particolare enfasi sulla stabilità dei messaggeri ed accessibilità del ribosoma ai trascritti. Meccanismi di controllo autogeni e non autogeni. Meccanismi di controllo della qualità dei messaggeri durante la traduzione: non-stop mediated decay e nonsense mediated decay. Meccanismi di controllo della stabilità dei messaggeri mediati da RNA regolatori: riboswitch, miRNA e lncRNA. Strategie di gene silencing basate su RNA anti-senso e miRNA. Le modificazioni post-traduzionali: i meccanismi molecolari dell'ubiquitinazione e della sumoilazione.
Panoramica di tecniche utilizzate in biologia molecolare per lo studio e l'analisi dell'espressione genica. Next generation sequencing. I sistemi avanzati per la modificazione mirata dei genomi.

Studentesse e studenti, alla fine del corso, avranno acquisito conoscenza e comprensione degli argomenti trattati e sviluppato la capacità di applicare tali conoscenze in modo autonomo, nell'affrontare argomenti nuovi, focalizzati sugli aspetti molecolari della biologia della cellula. Nel dettaglio conosceranno e saranno in grado di comprendere: a) la composizione, la distribuzione e l'organizzazione strutturale degli acidi nucleici e dei genomi; b) i meccanismi molecolari responsabili della trasmissione dell'informazione genica e dell'espressione dei geni nei tempi e nei modi corretti; c) i principali livelli di integrazione di questi fenomeni; e d) le principali conseguenze di un malfunzionamento/de-regolazione di questi fenomeni. Potranno applicare le conoscenze acquisite ad altri ambiti quali a) la ricerca delle basi molecolari delle malattie, b) lo sviluppo di nuovi farmaci diretti contro funzioni che agiscono nel mantenimento del genoma e nell'espressione genica, e c) la messa a punto di nuovi metodi d'indagine molecolare. Allenati a integrare le conoscenze precedentemente acquisite in altri corsi (e.g. Biochimica, Biochimica Applicata, Biologia generale) nella descrizione dei fenomeni illustrati, saranno capaci di applicare lo stesso metodo allo studio di altre discipline (e.g. Farmacologia, Progettazione del farmaco), che affronteranno in momenti successivi del loro percorso di Studi. Gli Studenti saranno in grado di comunicare nozioni e concetti appresi usando la terminologia appropriata.