Strategie innovative di clonaggio. Nuove tecnologie di sequenziamento massivo e di analisi del trascrittoma. Tecnologie diagnostiche molecolari. Modelli animali anche geneticamente modificati. Produzione di proteine ricombinanti in sistemi d’espressione procarioti ed eucarioti. Produzione microbica di agenti terapeutici e prodotti commerciali. Vaccini. Terapia Genica. Ingegneria genetica delle piante: metodologie e applicazioni. Analisi del trascrittoma e del proteoma. Identificazione ed analisi dell’interattoma.

Basi delle colture cellulari. Il citoscheletro, actina, filamenti intermedi, microtubuli. Chinesine e dineine. Miosine non convenzionali. Integrine e fattori di crescita. Controllo della crescita cellulare: metabolismo del ribosoma.

Allestimento di un esperimento di proteomica acquisizione di metodologie su: tecniche di estrazione, cromatografia, dosaggi proteici, gel elettroforesi mono e bi-dimensionale, saggi di attività enzimatica. Tecniche di identificazione: immunoblotting, ELISA.

1) I segnali extracellulari e i recettori di membrana. Ormoni, fattori di crescita e neurotrasmettitori: segnali endocrini, paracrini e autocrini. Recettori di membrana. Recettori associati a proteine G trimeriche. Recettori per canali ionici. Recettori per citochine. Recettori con associata attività serina/treonina chinasica. Recettori con associata attività tirosina chinasica. 2) Le vie di trasduzione del segnale. L'adenilato ciclasi, l’ AMP ciclico, PKA e CREB. Proteine G monomeriche e loro regolazione. Ciclo dei fosfoinositidi e domini PH e PX. Fosforilazioni in tirosina e serina/treonina e domini SH2, PTB, 14-3-3 e FHA. Altri domini di interazione proteica SH3, WW, PDZ ed EH. La vie di trasduzione del segnale dalla membrana al nucleo: La via di trasduzione di Ras e MAPK. La via di trasduzione di PI3K e Akt. Le vie di trasduzione di Jaks e Stats. La via di trasduzione di TGFb/SMADs. Le vie di Wnt, Notch, Hedgehog “Cross-talk” tra vie di trasduzione del segnale. 3) Regolazione della trascrizione: I microRNA Regolazione dei microRNA Meccanismi di RNA interference nella cellula. 4) Controllo post-trascrizionale Modificazioni e trasporto degli RNA messaggeri Struttura degli mRNA negli eucarioti. “Capping” e poliadenilazione. Trasporto di mRNA dal nucleo al citoplasma. Funzione delle proteine hnRNP e meccanismo di trasporto dal nucleo al citoplasma e dal citoplasma al nucleo. RNA editing. Sequenze regolatorie nel 5’ e 3’ UTR. Controllo della stabilità degli mRNA. Regolazione della stabilità dell’mRNA per il recettore della transferrina. Significato funzionale e meccanismi di localizzazione intracellulare degli mRNA in cellule specializzate e durante lo sviluppo embrionale. 5) Controllo traduzionale e post-traduzionale Controllo della traduzione: elementi regolativi e fattori coinvolti. Regolazione della traduzione dell’mRNA per la ferritina. Controllo della localizzazione intracellulare delle proteine. Segnali e meccanismi di localizzazione per proteine nucleari, di membrana e secrete. 6) Bioinformatica Banche dati genomiche Next generation sequencing e sue applicazioni per lo studio dell'espressione genica e dello splicing alternativo Metodologie computazionali per lo studio degli elementi di regolatori (a livello trascrizionale e traduzionale) .

Organizzaione ed espressione dei genomi delle cellule vegetali; sintesi proteica e sorting; Fotosintesi: biogenesi dell’apparato fotosintetico; Stress abiotici: biologia molecolare della resistenza agli stress; Vie di trasduzione del segnale nei vegetali.

1) I segnali extracellulari e i recettori di membrana. Ormoni, fattori di crescita e neurotrasmettitori: segnali endocrini, paracrini e autocrini. Recettori di membrana. Recettori associati a proteine G trimeriche. Recettori per canali ionici. Recettori per citochine. Recettori con associata attività serina/treonina chinasica. Recettori con associata attività tirosina chinasica. 2) Le vie di trasduzione del segnale. L'adenilato ciclasi, l’ AMP ciclico, PKA e CREB. Proteine G monomeriche e loro regolazione. Ciclo dei fosfoinositidi e domini PH e PX. Fosforilazioni in tirosina e serina/treonina e domini SH2, PTB, 14-3-3 e FHA. Altri domini di interazione proteica SH3, WW, PDZ ed EH. La vie di trasduzione del segnale dalla membrana al nucleo: La via di trasduzione di Ras e MAPK. La via di trasduzione di PI3K e Akt. Le vie di trasduzione di Jaks e Stats. La via di trasduzione di TGFb/SMADs. Le vie di Wnt, Notch, Hedgehog “Cross-talk” tra vie di trasduzione del segnale. 3) Regolazione della trascrizione: I microRNA Regolazione dei microRNA Meccanismi di RNA interference nella cellula. 4) Controllo post-trascrizionale Modificazioni e trasporto degli RNA messaggeri Struttura degli mRNA negli eucarioti. “Capping” e poliadenilazione. Trasporto di mRNA dal nucleo al citoplasma. Funzione delle proteine hnRNP e meccanismo di trasporto dal nucleo al citoplasma e dal citoplasma al nucleo. RNA editing. Sequenze regolatorie nel 5’ e 3’ UTR. Controllo della stabilità degli mRNA. Regolazione della stabilità dell’mRNA per il recettore della transferrina. Significato funzionale e meccanismi di localizzazione intracellulare degli mRNA in cellule specializzate e durante lo sviluppo embrionale. 5) Controllo traduzionale e post-traduzionale Controllo della traduzione: elementi regolativi e fattori coinvolti. Regolazione della traduzione dell’mRNA per la ferritina. Controllo della localizzazione intracellulare delle proteine. Segnali e meccanismi di localizzazione per proteine nucleari, di membrana e secrete. 6) Bioinformatica Banche dati genomiche Next generation sequencing e sue applicazioni per lo studio dell'espressione genica e dello splicing alternativo Metodologie computazionali per lo studio degli elementi di regolatori (a livello trascrizionale e traduzionale)

Struttura delle proteine: funzione e architettura delle proteine, dalla struttura primaria alla struttura quaternaria, visualizzazione dei modelli tridimensionali di strutture proteiche presenti nel PDB database. Il folding. Dalla struttura alla funzione: proteine strutturali, catalisi, metallo proteine, proteine di membrana, regolazione della funzione delle proteine, degradazione. Aspetti del metabolismo dei carboidrati: coordinazione fra anabolismo e catabolismo, biosintesi di amido, saccarosio e polisaccaridi della parete cellulare, degradazione del materiale cellulosico per la produzione di biocarburanti. Metabolismo lipidico: trasporto e utilizzo dei lipidi, biosintesi degli acidi grassi e del colesterolo. Metabolismo dell’azoto: ciclo dell’azoto e biosintesi degli aminoacidi. Biosintesi e degradazione dei nucleotidi. Meccanismi molecolari di trasduzione del segnale e regolazione ormonale. Integrazione del metabolismo nei mammiferi: la specializzazione degli organi.

Ecologia umana. Crescita della popolazione, uso delle risorse e sostenibilità. Perdita di habitat, biodiversità e conservazione. I cambiamenti climatici globali. Organizzazione gerarchica dei sistemi biologici. Adattamenti. Adattamento molecolare. Stressors ambientali. Distribuzione e speciazione dei contaminanti nell'ambiente. Effetti biologici degli inquinanti. Risposte protettive e non protettive a livello cellulare. Strategie detossificative. Bioaccumulo. Sequestramento. Biotrasformazione. Biotrasformazione di un pesticida organofosforico in un sistema eucariotico. Saggi di tossicità acuta e cronica. Misura della tossicità. Endpoints ecotossicologici. Curve di fitting e tecniche di regressione. Rapporto PEC/PNEC. Biomarcatori molecolari di stress. Tecniche di laboratorio e disegno sperimentale. Tossicità delle miscele di inquinanti. Laboratorio sperimentale: Allestimento e valutazione di un test ecotossicologico. Allestimento e valutazione di un biomarcatore di stress molecolare mediante real time Q-PCR. Laboratorio di calcolo: Curve fitting di dati di tossicità con algoritmi lineari e non lineari.

Studio approfondito dei vari apparati (cardiovascolare, respiratorio, renale, endocrino, digerente, nervoso).

Fisiopatologia del genoma. Meccanismi mutazionali. Malattie ereditarie. Fisiopatologia delle ghiandole a secrezione interna: concetto di ormone, tipi di ormoni, funzioni degli ormoni. Ipofisi. Sindromi da ipofunzione e da iperfunzione. Nanismo da difetto di GH. Acromegalia. Iperprolattinemia. Tumori ipofisari. Ormoni surrenalici glicocorticoidi. Sindrome di Cushing. Sindrome di Addison. Ormoni tiroidei. Struma. Ipotirodismi. Ipertiroidismi: sindrome di Plummer, sindrome di Graves-Basedow. Ormoni della neuroipofisi. Diabete insipido centrale e nefrogenico. Le paratiroidi. Ipoparatiroidismo e iperparatiroidismo. La midollare del surrene. Feocromocitoma. Ormoni mineral corticoidi. Iperaldosteronismo e ipoaldosteronismo. Sindromi surrenogenitali. Ormoni gonadici. Ipogonadismi maschili: s.di Klinefelter, infertilità maschile. Ipergonadismi maschili: la pubertà precoce. Ipogonadismi femminili: s.di Turner. Ipergonadismi femminili: la pubertà precoce. Il diabete mellito. Fisiopatolo gia del diabete mellito. Complicanze del diabete mellito. Aterosclerosi: definizione, istologia, patogenesi. Ipercolesterolemia familiare. Complicanze dell’aterosclerosi. Difetti del trasporto dei lipidi e degli steridi nel sangue. Le iperliproteinemie e le ipolipoproteinemie.

Richiami a Cyanobacteria e Chlorophyta. Radiazione evolutiva delle Streptophyta. La simbiosi lichenica. Esempi pratici sull'impiego dei licheni nella bioindicazione e nel bioaccumulo. Concetto di stress nelle piante e risposta agli stress secondo i modelli "LAS" e "GAS" di Hans Selye. Omeostasi, acclimatamento e adattamento. Stress abiotici da carenza ed eccesso di acqua, salinità, alte e basse temperature, inquinanti ambientali. L’exaptation gouldiana nella risposta agli stress. Elevate concentrazioni atmosferiche di CO2 ed effetto serra. Stress biotici: organismi biotrofi, necrotrofi ed emibiotrofi. Difese delle piante contro i patogeni: risposte costitutive, localmente elicitate e sistemiche. Il metabolismo secondario nelle interazioni piante-ambiente.