Ateneo - UPO

Contenuti/Content Summary CONTENUTI 4000 Sì 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 della sua regolazione. Una serie di esempi illustrerà le possibilità di ingegnerizzare promotori e geni per scopi biotecnologici. La seconda parte del corso tratterà con l'espressione genica eucarioti e i multipli livelli di regolazione. Punti chiave: 1) cromatina ed epigenomica, 2) struttura e funzione dei fattori di trascrizione, 3) il complesso di pre-iniziazione e sua regolazione, 4) terminazione, 5) metabolismo RNA, 6) stabilità e traduzione RNA. La terza parte del corso tratterà dei meccanismi con cui i segnali extracellulari e intracellulari regolano l'espressione genica negli eucarioti. In particolare si porrà l'accento sulle alterazioni dell'espressione genica nel cancro e sulla regolazione dell'espressione genica in funzione delle sostanze nutrienti e della condizione metabolica della cellula. Verranno anche presentate tecniche biochimiche e biologico molecolari di base con simulazioni. After a quick review of gene structure in eukaryotes and prokaryotes, the issue of gene expression regulation will be presented. The first part of the course will deal with prokaryotes gene expression and its regulation. A series of examples will illustrate the possibility of engineering promoters and genes for biotechnological purposes. The second part of the course will deal with the eukaryotes gene expression system and the multiple levels of its regulation. Key issues: 1) chromatin organization and structure, 2) transcription factor structure and function, 3) pre-initiation complex assembly, 4) transcription termination, 5) RNA metabolism and stability, 6) RNA translation. The third part of the course will deal with the mechanisms by which extracellular signals and intracellular cues regulates gene expression in eukaryotes. A particular emphasis will be placed on the alterations of gene expression in cancer and on the regulation of gene expression in function of nutrients availability and the metabolic status of the cell. Basic molecular biochemical and biological techniques will also be presented with simulations.

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 Si fa notare che è disponibile gratuitamente agli studenti UPO tramite Access Medicine - Molecular Biology of the Cell - Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter Edition:5th Si prega di notare che la 4@edizione è disponibile gratuitamente su NCBI bookshelf http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21054/ Testi per il corso: - Genomes 3 By Terence A. Brown Si prega di notare che la 2# edizione è disponibile gratuitamente su NCBI bookshelf http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21128/ - Cell Signalling Biology Professor Sir Michael Berridge http://www.biochemj.org/csb/ - Alcuni articoli saranno presentati durante il corso.

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 teoriche ed operative per una proficua attività nel laboratorio biologico molecolare.

• Biologia di base: organizzazione intracellulare procarioti e negli eucarioti. • Basi di biochimica: struttura e funzione negli enzimi, 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 e da simulazioni. 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.

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.

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). Possibilità per lo studente con scritto >18 di sostenere un esame orale su uno degli articoli presentati durante il corso.

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 alimentari 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.