Obiettivi Formativi

Acquisizione delle proprietà e dell'organizzazione delle proteine di segnalazione, con una forte enfasi, sulle modifiche post-traduzionali, sui partner di interazione. La conoscenza delle proprietà dei principali componenti delle vie di trasduzione del segnale e la comprensione dei loro meccanismi di azione. Lo sviluppo della capacità progettuale e delle competenze tecniche che permetta allo studente di programmare esperimenti di manipolazione del patrimonio genetico di un organismo vivente, in modo tale da ottenere proteine ricombinanti da utilizzare nel campo diagnostico e sanitario in generale

Learning Goals

Acquisition of the properties and organization of signaling proteins, with a strong emphasis, on post-translational modifications, on interaction partners. Knowledge of the properties of the main components of signal transduction pathways and understanding of their mechanisms of action. The development of design skills and technical skills that allow the student to plan manipulation experiments of the genetic heritage of a living organism, in order to obtain recombinant proteins to be used in the diagnostic and health field in general.

Prerequisiti

Conoscenze di Chimica, Biochimica, Biologia Cellulare e Molecolare.

Prerequisites

Knowledge of Chemistry, Biochemistry, Cellular and Molecular Biology.

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Modulo: A001320 - BIOCHIMICA DELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE ------------------------------------------------------------ Biochimica della Trasduzione del Segnale Caratteristiche generali della trasduzione del segnale cellulare: segnali fisici e chimici. Biochimica dei recettori della superficie cellulare e recettori nucleari. Biochimica degli ormoni e regolazione ormonale del metabolismo energetico. Biosintesi e secrezione di insulina. Metabolismi tessuto-specifici. Il signaling di HIF e lo switch metabolico da aerobio ad anaerobio. Controllo trascrizionale e post-trascrizionale del metabolismo energetico. Regolazione biochimica del metabolismo adipocitario e funzione endocrina del tessuto adiposo. GTP-asi monomeriche e meccanismi di regolazione. Meccanismi di segnalazione regolati da recettori con attività tirosina chinasica e serina/treonina chinasica con particolare riferimento a insulina / EGF e cascata MAPK; insulina e PI3K; il signaling del TGF-β. Regolazione biochimica dei recettori che reclutano proteine tirosin chinasi sulla membrana plasmatica: il pathway JAK-STAT. Biosintesi e signaling dell’ossido nitrico. Regolazione biochimica dei recettori accoppiati alle proteine G eterotrimeriche: adenil ciclasi, proteina chinasi cAMP-dipendente, fosfolipidi e calcio come secondi messaggeri. Proteine adattatrici polivalenti (arrestine, SARA, AKAP, RACK, MP1, KSR, Morge-1, JSAP1/JIP3, GLP/GIP4) e zattere delle membrane. ------------------------------------------------------------ Modulo: 714/2 - BIOLOGIA APPLICATA E GENETICA ------------------------------------------------------------ - Principi di genetica: leggi di Mendel, modelli di ereditarietà, estensioni ereditarietà mendeliana, interazioni alleliche, interazioni geniche con e senza epistasi - Mutazioni: mutazioni geniche, cromosomiche e genomiche. Classificazione e conseguenze - Genetica mitocondriale: DNA mitocondriale; ereditarietà, malattie mitocondriali - Caratteri multifattoriali - Caratteri quantitativi - Laboratorio di genetica di base: - Organismi modello: organismi transgenici ed OGM, geni ortologhi e paraloghi. Escherichia coli; Saccharomyces cerevisiae, Neurospora crassa, Caenorhabditis elegans, Arabidopsis thaliana, Drosophila melanogaster, Danio renio, Xenophus laevis, Mus musculus, Rattus norvegicus. Modelli in-vitro. Modelli 3D. -Ingegneria genetica: DNA ricombinante, sistemi di restrizione-modificazione, vettori plasmidici, fagici, cromosomi artificiali, episomi. -Clonaggio: enzimi di restrizione, ligazione, trasformazione, screening di selezione -Librerie: genomiche, di cDNA, basate su PCR, sottrattive, cromosomiche -Identificazione di geni in librerie: screening mediante ibridazione di acidi nucleici, screening immunologico, screening basato sulla funzione, screening per interazione: phage display, two-hybrid. -Clonaggio di espressione: vettori di espressione; sistemi ospite: Escherichia coli, lieviti, eucarioti superiori. -Manipolazione genica ed editing genomico: mutagenesi, sistema CRISPR-Cas, RNA-intereference, topi knock-out e knock-down -Trasferimento di DNA in cellule eucariote -Cellule staminali e loro utilizzo per scopi terapeutici -Terapia genica -Trasfezione in cellule eucariote con geni reporter - Strategie e applicazioni delle proteine fluorescenti come la GFP (Green Fluorescent Protein).

Course Syllabus

------------------------------------------------------------ Modulo: A001320 - BIOCHIMICA DELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE ------------------------------------------------------------ Biochemistry of Signal Trasduction General features of cell signal transduction: physical and chemical signals. Biochemistry of cell surface receptors and nuclear receptors. Biochemistry of hormones and regulation of energy metabolism. Biosynthesis and regulation of insulin secretion. Tissue-specific metabolisms. HIF signaling pathway and the metabolic switch from aerobic to anaerobic. Transcriptional and post-transcriptional control of energy metabolism. Biochemical regulation of adipocyte metabolism and endocrine function of adipose tissue. Monomeric GTP-ases and their regulation: who, what, where? Signaling mechanisms regulated by tyrosine kinase and serine/threonine kinase receptors, focus on insulin/EGF & the MAPK cascade; insulin & the PI3K branch; TGF-β signaling pathway. Receptors recruiting protein tyrosine kinases to the plasma membrane, the JAK-STAT direct pathway. Biosynthesis and signaling of nitric oxide. Biochemical regulation of heterotrimeric G protein-coupled receptors: adenylyl cyclase, cAMP dependent protein kinase, phospholipids & calcium as second messengers. Polyvalent adapter proteins (arrestins, SARA, AKAP, RACK, MP1, KSR, Morge-1, JSAP1/JIP3, GLP/GIP4) and membrane rafts . ------------------------------------------------------------ Modulo: 714/2 - BIOLOGIA APPLICATA E GENETICA ------------------------------------------------------------ - Genetics: Mendel laws, inheritance models, mendelian inheritance extensions, allelic and genic interactions - Genic mutations; chromosomic mutations; genomic mutations - Mitochondria genetics - Multifactorial diseases - Quantitative genetics - Molecular genetics laboratory: molecular biology and cytogenetic techniques - Model organisms - Genetic engineering: recombinant DNA, restriction-modification systems, vectors - Cloning - Genomic and cDNA libraries - Library screening methodologies - Expression cloning - Genetic manipulation and genome editing - DNA transfection in Eukaryotic cells - Stem cells - Genic therapy - Reporter genes and GFP