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

Learning Goals

The course aims to provide the student detailed theoretical and practical information on the advanced contents of molecular biology, allowing them to acquire, at the same time, direct experience on innovative methodologies with the latest generation instrumentation. In particular the student will learn how to apply biotechnological methodologies in the cellular and molecular field also for the identification of molecular targets

Metodi didattici

Lezioni frontali con proiezione di presentazioni in Power Point, articoli scientifici, discussione in aula con gli studenti.

Teaching Methods

Lectures supported by Power Point presentations, scientific articles, class exercises with students.

Prerequisiti

È imperativo che lo Studente abbia acquisito una conoscenza dettagliata sui meccanismi di Biologia Molecolare di base, secondo il programma di seguito riportato: 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

Detailed knowledge on the mechanisms of basic Molecular Biology, according to the following program is required: Basic techniques of the Molecular Biology laboratory. - The structure of nucleotides and nucleic acids. - Replication: replication models, DNAPs, primases, helicases, Topoisomerases, DNA ligases. - Intrinsic and extrinsic DNA correction systems. - Direct and indirect DNA repair systems. - Transcription by bacterial RNAP and factors involved. - Transcription made by RNAP II and factors involved. - MRNA maturation systems: capping, splicing, poly-adenylation. - Translation in prokaryotes and eukaryotes: detailed mechanisms related to the phases of pre-initiation, initiation, elongation and termination.

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento sarà effettuata secondo calendario didattico con esame finale orale (voto in trentesimi) che accerti la preparazione del candidato.   La valutazione della preparazione finale terrà conto dell’impegno dimostrato durante il corso delle lezioni, del grado di preparazione raggiunto, della proprietà di linguaggio in relazione agli argomenti trattati e delle capacità espositive. Verrà valutata insufficiente una preparazione con lacune grossolane in uno o più argomenti trattati; la sufficienza prevede la   conoscenza non frammentaria degli argomenti. ​​​​​​​

Assessment

An oral final exam will take into account the commitment shown by the candidate, the degree of knowledge, the use of a proper language relative to the topics, and presentation skills. An insufficient score will be attributed for flows in one or more topics; the achievement of sufficiency will require a global knowledge of topics.

Programma del Corso

IL NUCLEO CELLULARE: ORGANIZZAZIONE MOLECOLARE E FUNZIONALE. Generalità. Il nucleolo: struttura e funzione I corpi di Cajal: struttura e funzione I corpi nucleari PML: struttura e funzione Speckle e paraspeckle: struttura e funzione Altri compartimenti nucleari Il complesso del poro nucleare LA CROMATINA E LE MODIFICAZIONI EPIGENETICHE. Dal nucleosoma al cromosoma Eucromatina ed eterocromatina. Le factory trascrizionali Regolazione dell’espressione dei geni istonici Modificazioni post-traduzionali degli istoni Gli enzimi coinvolti nella dinamica della cromatina Metilazione del DNA: meccanismo molecolare e funzione Cromatina e proteine HMG LA TRASCRIZIONE DEI GENI CODIFICANTI NEGLI ORGANISMI EUCARIOTI. Fattori di trascrizione di base ed inducibili Fattori di allungamento e proteine associate: struttura e meccanismi d’azione Fattori di poliadenilazione del mRNA e di terminazione: meccanismi d’azione Analisi molecolare della maturazione del messaggero Proteine coinvolte nella traslocazione dei complessi mRNP e dei ncRNP attraverso il poro nucleare ORGANIZZAZIONE E TRASCRIZIONE DEL rDNA. La struttura dei geni dei rDNA Dinamica della cromatina a livello del rDNA Maturazione dei rRNA e fattori coinvolti Assemblaggio dei rRNA nelle subunità ribosomiali LA TRADUZIONE NEGLI ORGANISMI EUCARIOTI Anali molecolare e meccanismo d’azione dei fattori di inizio Ruolo dei fattori di inizio nella regolazione dell’espressione genica I fattori di allungamento I fattori di rilascio e di riciclo I fattori che rendono stabile il messaggero nel citoplasma La degradazione del messaggero e le proteine coinvolte: l’esosoma LA REGOLAZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI. La regolazione a livello nucleare La regolazione a livello citoplasmatico Ruolo dei ncRNA nell’espressione genica L’RNA interferenza in dettaglio: biogenesi, maturazione e meccanismo d’azione dei microRNA CONTROLLO DELL’INTEGRITA’ DEL MESSAGGERO A LIVELLO NUCLEARE E CITOPLASMATICO. Le differenti strutture dei messaggeri Sistemi nucleari co-trascrizionali Sistemi nucleari post-trascrizionali Sistemi citoplasmatici Meccanismi molecolari dettagliati del sistema MND Meccanismi molecolari dettagliati del sistema SKY7 MODIFICAZIONI POST-TRADUZIONALI DEL PRODOTTO DI TRADUZIONE. La maturazione delle proteine Conseguenze biologiche della modificazione delle proteine La degradazione ubiquitina-dipendente delle proteine Sumoilazione La RNAP III E I SUOI TRASCRITTI GLI RNA NON CODIFICANTI LncRNA: biogenesi, struttura e funzione Gli Y RNA: biogenesi, struttura e funzione I Circ RNA: biogenesi, struttura e funzione I GENI ISTONICI Trascrizione, maturazione e traduzione Geni istonici di rimpiazzamento LE VIE DI TRASDUZIONE DEL SEGNALE. ANALISI MOLECOLARE DEL CICLO CELLULARE. IL GENOMA E IL PROTEOMA: DEFINIZIONE E CARATTERISTICHE. TECNICHE AVANZATE DEL LABORATORIO DI BIOLOGIA MOLECOLARE.

Course Syllabus

THE CELL NUCLEUS: MOLECULAR AND FUNCTIONAL ORGANIZATION. -Generalities. - The nucleolus: structure and function - Cajal's bodies: structure and function - PML nuclear bodies: structure and function - Speckle and paraspeckle: structure and function - Other nuclear compartments - The nuclear pore complex CHROMATIN AND EPIGENETIC MODIFICATIONS. - From the nucleosome to the chromosome - Echromatin and heterochromatin. - The transcription factories - Regulation of the expression of histone genes - Post-translational modifications of histones - The enzymes involved in chromatin dynamics - DNA methylation: molecular mechanism and function - Chromatin and HMG proteins THE TRANSCRIPTION OF THE CODING GENES IN THE EUKARYOT ORGANISMS. - Basic and inducible transcription factors - Elongation factors and associated proteins: structure and mechanisms of action - MRNA polyadenylation and termination factors: mechanisms of action - Molecular analysis of the maturation of the messenger - Proteins involved in the translocation of mRNP and ncRNP complexes through the nuclear pore ORGANIZATION AND TRANSCRIPTION OF THE rDNA. - The structure of rDNA genes - Dynamics of chromatin at the rDNA level - Maturation of rRNAs and factors involved - Assembly of rRNAs in ribosomal subunits TRANSLATION IN THE EUCARIOT ORGANISMS - Molecular analysis and mechanism of action of initiation factors - Role of initiation factors in the regulation of gene expression - The elongation factors - The release and recycling factors - The factors that make the messenger stable in the cytoplasm - The degradation of the messenger and the proteins involved: the exosome REGULATION OF GENE EXPRESSION IN EUKARYOTS. - The regulation at the nuclear level - Cytoplasmic regulation - Role of ncRNAs in gene expression - Interference RNA in detail: biogenesis, maturation and mechanism of action of microRNAs CONTROL OF THE INTEGRITY OF THE MESSENGER AT NUCLEAR AND CYTOPLASMATIC LEVEL. - The different structures of the messengers - Co-transcriptional nuclear systems - Post-transcriptional nuclear systems - Cytoplasmic systems - Detailed molecular mechanisms of the MND system - Detailed molecular mechanisms of the SKY7 system POST-TRANSLATIONAL MODIFICATIONS OF THE TRANSLATION PRODUCT. - The maturation of proteins - Biological consequences of protein modification - The ubiquitin-dependent degradation of proteins - Sumoilation The RNAP III AND ITS TRANSCRIPTS NON-CODING RNA - LncRNA: biogenesis, structure and function - The Y RNAs: biogenesis, structure and function - I Circ RNA: biogenesis, structure and function THE HISTONIC GENES - Transcription, maturation and translation - Replacement histone genes THE SIGNAL TRANSDUCTION WAYS. MOLECULAR ANALYSIS OF THE CELL CYCLE. THE GENOME AND THE PROTEOME: DEFINITION AND CHARACTERISTICS. MOLECULAR BIOLOGY ADVANCED  TECHNIQUES.