REGOLAZIONE GENICA EUCARIOTICA

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
BIOLOGIA MOLECOLARE (BIO/11)
Anno accademico di offerta: 
2017/2018
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

L’obiettivo principale del corso è quello di fornire conoscenze avanzate
sui meccanismi che controllano l'espressione dei geni eucariotici a livello
trascrizionale e post-trascrizionale, tenendo conto dei risultati
recentemente prodotti dall’analisi genomica. Tale obiettivo viene
perseguito attraverso la formulazione di un quadro concettuale unitario
che mette in evidenza l'esistenza di grandi strategie regolative comuni
sia ai procarioti che agli eucarioti e a fasi differenti del processo di
trasferimento dell'informazione genetica (trascrizione, splicing e altri
eventi post-trascrizionali, modificazione/degradazione controllata e
localizzazione subcellulare delle proteine, trasduzione dei segnali a livello
nucleare). Verranno presi in considerazione sia gli aspetti teorici che
sperimentali del controllo della espressione genica e le sue
applicazioni/implicazioni in ambito biomedico e della diagnostica
molecolare.

Prerequisiti

Conoscenze di base di chimica, biochimica, biologia molecolare e
genetica.

Contenuti dell'insegnamento

Struttura dei genomi eucariotici.
Strategie regolative basate su ''reclutamento regolato''.
Le RNA polimerasi e i regolatori trascrizionali eucariotici.
Cromatina e nucleosomi.
Enhancer e modalità di controllo degli attivatori trascrizionali.
Altri processi basati su ''reclutamento regolato''.
Il mondo dei “non-coding RNAs”.

Programma esteso

Struttura dei genomi eucariotici: sequenze ripetute e duplicazione genica,
elementi (retro)trasponibili, unità trascrizionali semplici e complesse,
famiglie multigeniche, sequenze regolatrici ed
espressione genica differenziale.
Strategie regolative basate su ''reclutamento regolato'' (esempi
paradigmatici derivati da sistemi batterici); esperimenti di bypass
dell'attivatore e tecnologia del ''doppio ibrido''; “squelching” o
soppressione abusiva; “transcription factor decoys”; reclutamento
regolato e cooperatività; altre forme di regolazione genica (modificazione
della RNA polimerasi, modificazione del DNA).
Le RNA polimerasi e i regolatori trascrizionali eucariotici. Fattori di
trascrizione generali (GTF); formazione del complesso di pre-inizio; il
''mediatore''; (co)attivatori e (co)repressori trascrizionali; l'attivatore Gal4
di Saccharomyces cerevisiae; i regolatori negativi Gal80 e Mig1; gli altri
sistemi trascrizionali eucariotici (RNA pol. I e RNA pol. III); eventi “postinizio”
(capping, splicing, poliadenilazione); Spliceosoma, elementi ESE,
ESS, ISS e la regolazione dello splicing.
Cromatina e nucleosomi; modificazione fisica e chimica della cromatina; i
rimodellatori della cromatina e i modificatori degli istoni (HAT, HDAC,
H M T , H D M T ) ; r u o l i r e g o l a t i v i d e l l a m o d i f i c a z i o n e
(acetilazione/deacetilazione; metilazione/demetilazione) delle code
istoniche; immunoprecipitazione cromatinica (CHIP); controllo
combinatoriale: i regolatori del mating type di Saccharomyces cerevisiae;
telomeri ed effetti regolativi ad essi associati; metilazione del DNA;
isolatori cromatinici ed altri elementi di controllo di ordine superiore.
Enhancer; modalità di controllo degli attivatori trascrizionali; recettori
nucleari; SREBP; Tubby; Notch e APP;
NF-kB; TAT/TAR, Rb e cicline.
Altri processi basati su ''reclutamento regolato'': ubiquitina e degradazione controllata delle proteine; interazione ormone recettore e trasduzione dei segnali a livello nucleare.
Il mondo dei “non-coding RNAs”: miRNA, siRNA, shRNA e “RNA-mediated
gene silencing” e altre forme di interferenza da RNA (RITS).

Bibliografia

Lodish H., Kaiser C.A., Bretscher A., Amon A., Berk A., Krieger M., Ploegh
H., Scott M.P.
MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL (Seventh Edition)
Macmillan Higher Education/Freeman and Company Publishers
Watson J.D., Backer T.A., Bell S. P., Gann A., Levine M., Losick R.
BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE/MOLECULAR BIOLOGY OF THE GENE
(Sixth Edition)
Zanichelli/CSHL Press; Pearson/Benjamin Cummings Publishers
Ptashne M., Gann A. "GENI E SEGNALI", Ed. Zanichelli
Rassegne, articoli specialistici in lingua inglese e presentazioni
powerpoint di aziende del settore, che verranno messi a disposizione
degli studenti in formato elettronico.

Metodi didattici

Il corso è basato principalmente su lezioni frontali, ma prevede anche
esercizi, la discussione di articoli scientifici originali e alcuni esempi di
analisi dei dati.

Modalità verifica apprendimento

La valutazione dei risultati di apprendimento si basa su una prova orale
che prevede anche la discussione di specifici schemi regolativi, esempi
applicativi, “case-studies” e strategie di “discovery” presentati nel corso.
Verranno così accertate sia le conoscenze biologico-molecolari relative ai
processi di trasferimento/elaborazione dell’informazione genetica presi in
considerazione nel corso, sia la capacità di applicare tali conoscenze alla
risoluzione di problemi di tipo sperimentale.

Altre informazioni

Gli studenti potranno acquisire una conoscenza approfondita di alcuni dei
più importanti processi molecolari e cellulari di elaborazione dell’
informazione genomica eucariotica e delle relative applicazioni,
soprattutto in ambito bio-medico, con particolare riferimento alle
strategie sperimentali post-genomiche utilizzate per la scoperta e la
caratterizzazione funzionale di nuovi composti bio-attivi.

CAPACITA' DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE.
Attraverso l’analisi guidata di esperimenti cruciali per la comprensione a
livello molecolare di alcuni dei processi sopra descritti, gli studenti
acquisiranno le competenze di base necessarie per lo studio
sperimentale dei processi biologici di trasferimento ed elaborazione dell’
informazione genetica a livello molecolare e per lo sfruttamento della
genomica come piattaforma di riferimento per la caratterizzazione
funzionale di molecole bioattive e per l’individuazione di nuovi composti.