SCIENZE BIOMOLECOLARI, GENOMICHE E CELLULARI

Ex laurea magistrale in Biologia Molecolare

STRUTTURA ED ESPRESSIONE DEI GENOMI EUCARIOTICI

Docenti: 
Crediti: 
9
Sede: 
PARMA
Anno accademico di offerta: 
2021/2022
Responsabile della didattica: 
Settore scientifico disciplinare: 
BIOLOGIA MOLECOLARE (BIO/11)
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Anno di corso: 
1
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Conoscenza e comprensione.
Acquisizione da parte degli studenti di solide e approfondite conoscenze sull'organizzazione dei genomi e sui meccanismi e la regolazione dell'espressione genica negli organismi eucariotici, con enfasi sui ruoli emergenti dell'RNA non codificante (ncRNA) nella regolazione genica.
Capacita di applicare conoscenza e comprensione.
Attraverso l'analisi guidata di esperimenti cruciali nella comprensione a livello molecolare di alcuni aspetti della regolazione genica eucariotica, gli studenti acquisiranno le competenze di base necessarie per affrontare lo studio sperimentale di nuove vie di regolazione dell'espressione genica e dei meccanismi molecolari coinvolti, e per l'identificazione e caratterizzazione di ncRNA di regolazione.

Prerequisiti

Buona conoscenza della struttura degli acidi nucleici e dei meccanismi di base della duplicazione, trascrizione, riparazione e ricombinazione del DNA.

Contenuti dell'insegnamento

Genomi eucariotici. Sequenze uniche, sequenze ripetute e contenuto informativo dei genomi eucariotici. Frazione di geni espressi in un singolo tipo cellulare. Anatomia molecolare di un gene eucariotico: conservazione degli esoni e della loro organizzazione strutturale ed elevata variabilita intronica; Evoluzione dei genomi e possibili significati funzionali. Ripetizione in tandem dei geni per gli rRNA. Sequenze altamente ripetute e DNA satellite: evoluzione del DNA satellite mediata da eventi di crossing-over disuguale; minisatelliti e mappaggio genetico. Retrovirus, retroposoni e sequenze ripetute intersperse: struttura, ciclo vitale e mobilizzazione dei retrovirus; retrotrasposoni, sequenze SINES, LINES e pseudogeni processati. Mappatura dei genomi.
Cromatina e trascrizione. Cromatina, cromosomi e attivazione genica: ii problema della compattazione genomica; ii nucleosoma come subunita fondamentale della .cromatina; organizzazione e assemblaggio dell'ottamero istonico; phasing nucleosomico, siti ipersensibili; modificazioni istoniche; strutture di ordine superiore della cromatina; centromeri, telomeri e struttura dei cromosomi. Trascrizione eucariotica. RNA polimerasi eucariotiche; Promotori eucariotici; Apparati trascrizionali dipendenti da RNA polimerasi I e Ill; Apparato di trascrizione basale RNA polimerasi II dipendente; Meccanismi di controllo della trascrizione eucariotica. Sequenze regolatrici "in cis"; fattori di regolazione "in trans"; legame al DNA e attivazione trascrizionale; I diversi motivi strutturali proteici coinvolti nel legame del DNA e nella attivazione trascrizionale. Meccanismi di regolazione della trascrizione mediante "enhancers", "silencers", "insulators"; struttura della cromatina e suoi effetti sulla trascrizione; codice istonico; organizzazione strutturale e funzionale dell' eucromatina e dell' eterocromatina; modificatori covalenti e non covalenti della cromatina; imprinting genomico.
RNA ad azione regolativa. siRNA e RNAi. miRNA, ncRNA e regolazione genica. Long noncoding RNAs. Maturazione dell'RNA. Regolazione dei meccanismi di processamento degli RNA. Splicing alternativo; Editing dei trascritti primari. Coordinazione degli eventi di processamento dell'RNA. Sistemi di controllo della stabilita del mRNA.
Traduzione negli eucarioti: meccanismi e regolazione.
Meccanismi di regolazione genica supramolecolare: organizzazione nucleare e citoplasmatica mediata da "cambiamenti di fase".

Bibliografia

Testi di riferimento
Geoffrey Cooper - The Cell: A Molecular Approach. Oxford University Press 2019;
LODISH et al., MOLECULAR CELL BIOLOGY, 8th edition, W.H. Freeman &
C. publishers, 2016;
disponibile anche in lingua italiana, ma in edizione meno aggiornata: LODISH et al., BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA, Zanichelli (2009).
3a edizione italiana condotta sulla 6a edizione americana. Altri testi
WATSON D. et al. - BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE, settima edizione, Zanichelli 2015
AMALDI et al. - BIOLOGIA MOLECOLARE, seconda edizione, CEA 2014 CRAIG N. et al. - BIOLOGIA MOLECOLARE-Principi di funzionamento del genoma. Pearson 2013

Metodi didattici

II corso è composto da lezioni sui principali argomenti previsti dal programma, e da approfondimenti mirati di argomenti di particolare attualita e interesse, anche con l'ausilio di articoli originali in lingua inglese e di ricercatori specialisti.

Modalità verifica apprendimento

La valutazione dei risultati di apprendimento attesi si basa su una prova prova orale. Verranno accertate sia le conoscenze a livello molecolare relative ai meccanismi di espressione e regolazione genica illustrati durante ii corso, sia la capacita di applicare tali conoscenze alla risoluzione di problemi di tipo sperimentale.