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, la loro diversificazione funzionale delle proteine mediante modificazioni post-traduzionali, focalizzando l'attenzione sui sistemi eucariotici.

Nancy Craig et al. Molecular Biology: Principles of Genome Function. Oxford University Press, 2021 (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.

L’insegnamento FA0429-Molecular Biology si propone di fornire alle studentesse e agli studenti una visione aggiornata di una disciplina che, descrivendo dettagliatamente i meccanismi molecolari alla base della biologia della cellula, rappresenta un’interfaccia con molti altri campi d’indagine. Verranno descritti i fenomeni responsabili dell'espressione dell'informazione contenuta nei genomi in condizioni fisiologiche e patologiche, e come questi fenomeni possano essere manipolati per far avanzare la ricerca in campo medico e biotecnologico.

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 discussioni in aula al termine di ciascun macro-argomento.

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. 10 quesiti, ciascuno costituito da 4 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 (4 risposte corrette alle 4 affermazioni del singolo quesito=1 punto; ogni risposta corretta alla singola affermazione=0.25 punti; punteggio min. 6/10). La seconda 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 (min. 6/8 punti). Fino ad un massimo di 2 punti supplementari verranno assegnati sulla base dell'attiva partecipazione alle discussioni in aula. Le studentesse e gli studenti iscritti regolarmente al 3° anno nell'AA2025/2026 potranno sostenere un esame parziale relativo al modulo FA0429-Biologia Molecolare solo nella sessione di esami di febbraio; entro la sessione autunnale dello stesso anno, dovranno sostenere l'esame relativo ai moduli FA0455 e FA0454 (vedi schede specifiche). Il punteggio finale verrà assegnato sulla base dei risultati dei due esami parziali. A partire dalla sessione estiva le prove d'esame conterranno anche quesiti relativi ai moduli FA0455 e FA0454 (vedi schede specifiche).

L'evoluzione della biologia molecolare: le tappe fondamentali della disciplina. Composizione degli acidi nucleici e struttura del DNA e della cromatina. 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 replisoma in E. coli; analogie e differenze rispetto al macchinario di replicazione della cellula eucariotica. 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 trascrizione in E. coli. Meccanismi di regolazione dell'operone lattosio e dell'operone triptofano. La trascrizione nella cellula eucariotica. 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 degli rRNA, tRNA, miRNA, RNA autocatalitici (ribozimi). La maturazione degli mRNA: fenomeni del capping, dello splicing e della poli-adenilazione. Splicing alternativo. Introni di autosplicing di gruppo I e II. Trans-splicing. Esempi di editing dell'RNA. Stabilità dei messaggeri ed accessibilità del ribosoma ai trascritti. Controllo della qualità dei messaggeri durante la traduzione: non-stop mediated decay e nonsense mediated decay. Controllo della stabilità dei messaggeri mediati da RNA regolatori: riboswitch, miRNA e lncRNA. Medodi di studio dell'espressione genica. La sintesi proteica. Meccanismi di regolazione della traduzione negli eucarioti. Le modificazioni post-traduzionali delle proteine. Metodi di genome engineering.

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), 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.