Obiettivi Formativi

Il corso ha lo scopo di fornire allo studente informazioni dettagliate, teoriche e pratiche, sui contenuti avanzati della biologia molecolare, permettendo di acquisire, nel contempo, esperienza diretta su metodologie innovative con strumentazione di ultima generazione. In particolare lo studente dovrà : - conoscere e sapere applicare le metodologie biotecnologiche di ambito cellulare e molecolare anche per l'identificazione di bersagli molecolari; - conoscere i fondamenti dei processi patologici d'interesse umano, con riferimento ai loro meccanismi patogenetici cellulari e molecolari; - conoscere le situazioni patologiche congenite o acquisite nelle quali sia possibile intervenire con approccio biotecnologico.

Learning Goals

The course aims to provide students with detailed information, theoretical and practical, about the enhanced content of molecular biology, allowing to acquire, at the same time, direct experience of innovative methods with the latest instrumentation. In particular the student should: - Know and know how to apply biotechnological methods of cell and molecular framework for the identification of molecular targets; - Know the fundamentals of pathological processes of human interest, with reference to their molecular and cellular pathogenic mechanisms; - Know the congenital or acquired pathological situations in which it is possible to work with biotechnological approach.

Metodi didattici

Lezioni frontali : l'insegnamento viene svolto con l’impiego di diapositive e video a supporto del testo consigliato utilizzando un metodo didattico interattivo che evidenzia se le informazioni sono state recepite e comprese. Attività di laboratorio : esecuzione di esperimenti in laboratorio.

Teaching Methods

Lectures: the teaching is done with the use of slides and text support video recommended using an interactive teaching method that shows whether the information has been transposed and understood. Laboratory activities: progression from laboratory experiments.

Prerequisiti

- Tecniche di base del laboratorio di Biologia Molecolare. - La struttura dei nucleotidi e degli acidi nucleici. - Replicazione: modelli di replicazione, le DNAP, le primasi, le elicasi, le Topoisomerasi, le DNA ligasi. - Sistemi di correzione del DNA intrinseci ed estrinseci. - Sistemi di riparazione del DNA diretti e indiretti. - Trascrizione operata dalla RNAP batterica e fattori coinvolti. - Trascrizione operata dalla RNAP II e fattori coinvolti. - Sistemi di maturazione del mRNA: capping, splicing, poli-adenilazione. - Traduzione nei procarioti e negli eucarioti: meccanismi dettagliati relativi alle fasi di pre-inizio, inizio, allungamento e terminazione.

Prerequisites

- Basic techniques of the Molecular Biology Laboratory . - Nucleotides and nucleic acids structures. - Replication: Replication models, DNAP, the primase, the helicase, the topoisomerase, the DNA ligase. - The intrinsic and extrinsic DNA correction systems. - Direct and indirect Repair Systems of DNA. - Transcription mechamisms of RNAP in bacterial and involved factors. - Transcription mechamisms of RNAP II and involved factors. - Systems of mRNA Maturation : capping, splicing, poly-adenilation. - Translation in prokaryotes and eukaryotes: detailed mechanisms relating to the stages of pre-start, initiation, elongation and termination.

Verifiche dell'apprendimento

Verifiche in itinere prive di finalità valutative. Verifica finale mediante un esame di profitto orale riguardante i contenuti dell’insegnamento. La valutazione riguarda l’apprendimento e, quindi, la profondità delle conoscenze, con la tipologia (mnemonica-interpretativa-decisionale) di competenza ed il livello di abilità (teorico, teorico-pratico, pratico automatico/autonomo) raggiunto.

Assessment

Checks ongoing without evaluative purposes. Final verification by an oral final exam on the content of teaching. The evaluation is about learning and, therefore, the depth of knowledge, with the type of expertise and the skill level (theoretical, theoretical and practical, automatic / self-practical) mnemonic-interpretive-decision) reached.

Programma del Corso

MODULO di BIOLOGIA MOLECOLARE - Caratteristiche e struttura delle reti molecolari. - Nucleo cellulare: organizzazione molecolare. Struttura e funzione del nucleolo, dei corpi di Cajal, dei corpi nucleari PML, Speckle e Paraspeckle; altri compartimenti nucleari; il complesso del poro nucleare. - La Cromatina e le modificazioni epigenetiche: nucleosoma, cromosoma; Eucromatina, Eterocromatina; fattorie trascrizionali e replicazionali; territori cromosomici; regolazione dell’espressione e maturazione dei geni istonici dipendenti e indipendenti dalla replicazione; modificazioni post-traduzionali degli istoni; metilazione del DNA; Cromatina e proteine HMG. - Proteine coinvolte nella traslocazione dei complessi mRNP e dei ncRNP attraverso il poro nucleare. - rDNA: organizzazione e trascrizione; struttura dei geni; dinamica della cromatina; maturazione e fattori coinvolti; assemblaggio nelle sub-unità ribosomali. - RNA-polimersi III e IV: struttura, attività trascrizionale e geni coinvolti. - Traduzione: nuovo modello di terminazione della traduzione negli Eucarioti e nei procarioti; fattori che rendono stabile il mRNA nel citoplasma; degradazione del mRNA e proteine coinvolte; l’esosoma. - Regolazione dell’espressione genica negli eucarioti: regolazione a livello nucleare, a livello citoplasmatico; ruolo dei ncRNA nella regolazione dell’espressione genica; struttura, maturazione degli RNA interferenti e meccanismi d’azione. - Controllo dell’integrità del mRNA a livello nucleare e citoplasmatico: sistemi nucleari co-trascrizionali e post-trascrizionali; sistemi citoplasmatici; meccanismi molecolari del sistema NMD; meccanismo NMD nel controllo dell’espressione genica; meccanismi molecolari del sistema SKI. - Comunicazione cellulare mediata dal traffico esosomale. - Tecniche avanzate del laboratorio di Biologia Molecolare. MODULO di PATOLOGIA MOLECOLARE - Patologia molecolare degli acidi nucleici. - Alterazione della molecola del DNA e suoi effetti. - Sequenze ripetitive in patologia umana. - Agenti mutageni fisici e chimici. - Mutazioni genomiche e cromosomiche. - Alterazioni del gene codificante della trascrizione, dello slicing, della trasduzione glicosilazione e deficenza di alfa1 antitripsina. - Patologia molecolare dell'emoglobina: Hb normali e patologiche; anemie da diminuita o alterata sintesi emoglobinica. - Esame emocromocitometrico: reticolociti; ematocrito; formula leucocitaria; diagnostica microcitemica. - Strumentazioni di analisi citofluorimetrica per la fenotipizzazione cellulare e l’analisi delle biomolecole. - Recettori dell'immunità innata e ruolo nell'infiammazione. - L'inflammasoma e le sindromi autoinfiammatorie. - Trasduzione del segnale e attivazione del processo infiammatorio. - Infiammazione come programma trascrizionale. - Immunoreazioni patogene. - Antigeni ed i recettori linfocitari per gli antigeni; processazione e presentazione degli antigeni. - Ruolo della riprogrammazione genica nella differenziazione dei linfociti T naive in cellule effettrici e regolatorie: Th1, Th2, Th17, Treg (Treg, Tr1, Th3) e dei macrofagi: M1, M2. - Sottopopolazioni di cellule B. - Risposta anticorpale. - Ruolo del network immunitario e dei meccanismi epigenetici nella patogenesi di alcune malattie croniche: Endometriosi, Sarcoidosi, Sclerosi Multipla, Obesità. - Emocromatosi. - Basi molecolari della trasformazione cellulare; meccanismi patogenetici. Concetto di oncogene ed oncosoppressore. - Immunologia ed immunoterapia dei tumori: risposta immunitaria contro i tumori; immunoterapia farmacologica, adottiva ed attiva specifica.

Course Syllabus

Molecular Biology  - Nature and structure of the molecular networks. - Core cell: molecular organization. Structure and function of the nucleolus, the bodies of Cajal, the PML nuclear bodies, Speckle and Paraspeckle; other nuclear compartments; The nuclear pore complex. - Chromatin and epigenetic modifications: nucleosome, chromosome; Euchromatin, Heterochromatin; transcriptional and replicazionali farms; chromosomal territories; the regulation of histone genes and aging employees and independent replication; post-translational modifications of histones; DNA methylation; Chromatin and HMG proteins. - Proteins involved in the translocation of the complex mRNP and ncRNP through the nuclear pore. - RDNA: organization and transcription; the structure of genes; chromatin dynamics; maturation and factors involved; ribosomal assembly in the sub-units. - RNA-polimersi III and IV: structure, transcriptional activity and genes involved. - Translation: New model Termination of translation in eukaryotes and prokaryotes; factors which make stable the mRNA in the cytoplasm; degradation of mRNA and proteins involved; the exosome complex. - Regulation of gene expression in eukaryotes: regulation at the nuclear level, in the cytoplasm; role of ncRNAs in the regulation of gene expression; structure, maturation of RNA interference and mechanisms of action. - Checking the integrity of the mRNA nuclear and cytoplasmic: nuclear systems co-transcriptional and post-transcriptional; cytoplasmic systems; Molecular mechanisms of the NMD system; NMD mechanism in the control of gene expression; Molecular mechanisms of the SKI system. - Cellular communication mediated esosomale traffic. - Advanced techniques of the Laboratory of Molecular Biology. MOLECULAR PATHOLOGY  - Molecular pathology of nucleic acids. - Alteration of the DNA molecule and its effects. - Repetitive sequences in human pathology. - Physical and chemical mutagenic agents. - Genomic and chromosomal mutations. - Gene Alterations encoding transcription, slicing, glycosylation transduction and deficiency of alpha1-antitrypsin. - Molecular Pathology of hemoglobin: Hb normal and pathological; anemias diminished or impaired hemoglobin synthesis. - Blood count: reticulocytes; hematocrit; differential count; microcitemica diagnostics. - Instruments for flow cytometric analysis and cell phenotyping analysis of biomolecules. - Receptors role in inflammation and innate immunity. - The inflammasome and autoinflammatory syndromes. - Signal transduction and activation of the inflammatory process. - Inflammation as a transcriptional program. - Immunoreactions pathogenic. - Antigens and lymphocyte receptors for antigens; processing and presentation of antigens. - Role of gene reprogramming in the differentiation of naive T cells into effector and regulatory cells: Th1, Th2, Th17, Treg (Treg, Tr1, Th3) and macrophages: M1, M2. - Subpopulations of B cells - antibody response. - Role of the immune network and epigenetic mechanisms in the pathogenesis of certain chronic diseases: endometriosis, sarcoidosis, multiple sclerosis, obesity. - Hemochromatosis. - Molecular basis of cell transformation; pathogenetic mechanisms. Concept of oncogene and tumor suppressor. - Immunology and immunotherapy of cancer: immune response against tumors; immunotherapy drug, adoptive and specific active.