Chimica e tecnologia farmaceutiche

La struttura degli acidi nucleici La scoperta del DNA: prospettive storiche. Nucleosidi e nucleotidi. La struttura primaria e secondaria del DNA. Le forme alternative della doppia elica A,B, Z.Proprietà del DNA; effetto ipercromico.La struttura terziaria del DNA:superavvolgimento del DNA. Le topoisomerasi. Sequenziamento e sintesi di oligonucleotidi. L’organizzazione del genoma: dai nucleotidi alla cromatina Il progetto genoma, genomi sequenziati. Genoma procariotico. Struttura e organizzazione del genoma eucariotico, famiglie geniche. Il genoma batterico. I plasmidi. I batteriofagi. Virus a DNA. Il DNA mitocondriale. Genomi a RNA. Struttura della cromatina:il nucleosoma, la fibra da 10 nm, la fibra da 30 nm. Rimodellamento della cromatina. Eucromatina ed eterocromatina. La struttura dell’RNA Struttura secondaria e terziaria dell’RNA. Funzioni biologiche dei diversi tipi di RNA. La catalisi da RNA. I ribozimi. Il mondo a RNA. La replicazione del DNA Replicazione semiconservativa. Meccanismo di replicazione del DNA nei procarioti e nelle cellule eucariotiche: inizio, allungamento termine; proteine ed enzimi coinvolti nella replicazione. Mantenimento dei telomeri: il ruolo della telomerasi nella replicazione del DNA nell’invecchiamento e nel cancro. I meccanismi di riparazione ricombinazione del DNA Le mutazioni. Le classi generali del danno al DNA. Errori di replicazione, sistemi di riparazione. La ricombinazione omologa; la riparazione sito-specifica e la trasposizione del DNA La trascrizione nei procarioti I meccanismi della trascrizione .La struttura dei promotori batterici. La struttura della RNA polimerasi batterica. La regolazione dell’operone del lattosio (lac). L’attenuazione trascrizionale dell’operone del triptofano. La trascrizione negli eucarioti I componenti del macchinario generale della trascrizione. La struttura della RNA polimerasi II. Il meccanismo della trascrizione da parte della RNA polimerasi II. Il quadro generale della regolazione trascrizionale. I fattori di trascrizione. I motivi dei domini che legano il DNA. Controllo dei regolatori trascrizionali; coattivatori e corepressori. L’assemblaggio del complesso di trascrizione. Il modello dell’enhanceosoma. I processi di modificazione dell’RNA Lo splicing dell’RNA. Gli introni capaci di autosplicing (gruppo I e di gruppo II). Splicing assistito (gruppo III) , spliceosoma. Le modifiche al 5’ e al 3’. Lo splicing alternativo. Editing dell’RNA. Il trasporto dell’mRNA. La traduzione Il codice genetico. Struttura e assemblaggio dei ribosomi. La biogenesi dei ribosomi. Le amminoacil-tRNA sintetasi. Il caricamento dell’amminoacil-tRNA. L’attività di correzione delle bozze delle amminoacil-tRNA sintetasi. L’inizio della traduzione. Allungamento. Formazione del legame peptidico e traslocazione.Terminazione. La traduzione negli eucarioti. Controllo traduzionale e post-traduzionale. RNA regolatori: Regolazione genica post-trascrizionale da parte di microRNA. Il turnover dell’RNA nel nucleo e nel citoplasma. L’epigenetica: Modifiche a carico degli istoni (metilazione e acetilazione). Metilazione del DNA. Isole CpG. Rimodellamento della cromatina. L’imprinting genomico. L’inattivazione del cromosoma X. I trasposoni i retrotrasposoni. Tecniche di Biologia molecolare: Il Progetto Genoma Umano. Le classi principali di endonucleasi di restrizione. .La tecnologia del DNA ricombinante e il clonaggio molecolare. La reazione a catena della polimerasi (PCR). La produzione di proteine ricombinanti in sistemi batterici, animali e vegetali. Organismi geneticamente modificati (OGM), tecniche di produzione. Oligonucleotidi antisenso, interferenza da RNA (RNAi). Terapie con RNAi. Analisi delle interazioni DNA-proteina. Saggio di immunoprecipitazione della cromatina (ChIP).Analisi delle interazioni proteina-proteina

Al fine di comprendere i contenuti della Biologia Molecolare e conseguire gli obiettivi di apprendimento sono fondamentali le conoscenze della chimica organica e della biologia e consigliate quelle della biochimica insegnate nei primi anni del corso di Laurea in CTF.

Cox, Doudn, O’Donnell BIOLOGIA MOLECOLARE Zanichelli Amaldi, Benedetti, Pesole - Plevani BIOLOGIA MOLECOLARE Casa Editrice Ambrosiana Watson, Baker, Bell, Gann, Levine, Losick BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE Zanichelli

Sebbene facoltativa il docente consiglia una frequenza attiva per il raggiungimento degli obiettivi formativi del corso.

Colloquio alla fine del corso per appurare l’acquisita conoscenza della biologia molecolare di base. Per superare l'esame lo studente deve dimostrare di avere almeno acquisito una conoscenza sufficiente della struttura degli acidi nucleic e dei processi cellulari che li vedono coinvolti (replicazione, trascrizione e traduzione). Per conseguire punteggi superiori al minimo lo studente deve dimostrare un grado di conoscenza maggiore di tutti gli argomenti trattati nel corso ed essere in grado di collegarli in modo logico, coerente e con proprietà di linguaggio.

Lezioni in aula per un totale di 64 ore secondo l'orario stabilito dal Consiglio del Corso di Studio, di cui 40 erogate dal docente Fabio Altieri. Dettaglio delle lezioni: Struttura DNA, RNA e genomi (8 ore) La struttura del DNA. La struttura dell'RNA. I genomi. La cromatina Replicazione del DNA (8 ore) La replicazione del DNA (procarioti ed eucarioti). Ciclo cellulare e regolazione. Replicazione telomeri Danni al DNA e meccanismi di riparo (8 ore) Danni a carico del DNA. Meccanismi di riparo del DNA (BER, NER, MMR). Riparo delle interruzioni di elica (SSB e DSB). Cenni farmaci anti-cancro Ricombinazione (4 ore) Meccanismi di ricombinazione: Omologa e sito-specifica. Trasposoni Trascrizione del DNA (10 ore) La trascrizione nei procarioti: RNA polimerasi, struttura e meccanismo di reazione. Promotori e terminatori. Meccanismi di regolazione (operoni lac e trp). Attenuazione. Motivi strutturali nelle proteine che legano il DNA La trascrizione negli eucarioti: RNA polimerasi I, II e III. Promotori, fattori di trascrizione e fasi della trascrizione. Regolazione della trascrizione Modifiche a carico dell’RNA (4 ore) Modifiche a carico di rRNA, tRNA e mRNA. Splicing autocatalitico e assistito. Lo splicing intronico, meccanismo e regolazione. Splicing alternativo. Altre forme di modifica (RNA editing) Sintesi e degradazione delle proteine (10 ore) Sintesi proteica: attivazione tRNA, ribosoma, fattori di traduzione, fasi di inizio. allungamento e termine. Differenze tra procarioti ed eucarioti. Regolazione della sintesi proteica. Degradazione proteasomiale. RNA interference e micro RNA. Tecniche di biologia molecolare (6 ore) DNA ricombinante, enzimi restrizione e vettori, clonaggio e selezione dei cloni. Proteine ricombinanti. Sintesi e sequenziamento del DNA. La PCR: applicazioni cliniche, cenni tecnologiche e forensi. Crispr/Cas principi e genome editing. Organismi Geneticamente Modificati (OGM) (4 ore) Principi generali. OGM animali e vegetali. Tecniche di trasformazione (microiniezione, trasferimento nucleare e metodi biologici). Applicazioni Ripasso e consolidamento (2 ore)

La struttura degli acidi nucleici La scoperta del DNA: prospettive storiche. Nucleosidi e nucleotidi. La struttura primaria e secondaria del DNA. Le forme alternative della doppia elica A,B, Z.Proprietà del DNA; effetto ipercromico.La struttura terziaria del DNA:superavvolgimento del DNA. Le topoisomerasi. Sequenziamento e sintesi di oligonucleotidi. L’organizzazione del genoma: dai nucleotidi alla cromatina Il progetto genoma, genomi sequenziati. Genoma procariotico. Struttura e organizzazione del genoma eucariotico, famiglie geniche. Il genoma batterico. I plasmidi. I batteriofagi. Virus a DNA. Il DNA mitocondriale. Genomi a RNA. Struttura della cromatina:il nucleosoma, la fibra da 10 nm, la fibra da 30 nm. Rimodellamento della cromatina. Eucromatina ed eterocromatina. La struttura dell’RNA Struttura secondaria e terziaria dell’RNA. Funzioni biologiche dei diversi tipi di RNA. La catalisi da RNA. I ribozimi. Il mondo a RNA. La replicazione del DNA Replicazione semiconservativa. Meccanismo di replicazione del DNA nei procarioti e nelle cellule eucariotiche: inizio, allungamento termine; proteine ed enzimi coinvolti nella replicazione. Mantenimento dei telomeri: il ruolo della telomerasi nella replicazione del DNA nell’invecchiamento e nel cancro. I meccanismi di riparazione ricombinazione del DNA Le mutazioni. Le classi generali del danno al DNA. Errori di replicazione, sistemi di riparazione. La ricombinazione omologa; la riparazione sito-specifica e la trasposizione del DNA La trascrizione nei procarioti I meccanismi della trascrizione .La struttura dei promotori batterici. La struttura della RNA polimerasi batterica. La regolazione dell’operone del lattosio (lac). L’attenuazione trascrizionale dell’operone del triptofano. La trascrizione negli eucarioti I componenti del macchinario generale della trascrizione. La struttura della RNA polimerasi II. Il meccanismo della trascrizione da parte della RNA polimerasi II. Il quadro generale della regolazione trascrizionale. I fattori di trascrizione. I motivi dei domini che legano il DNA. Controllo dei regolatori trascrizionali; coattivatori e corepressori. L’assemblaggio del complesso di trascrizione. Il modello dell’enhanceosoma. I processi di modificazione dell’RNA Lo splicing dell’RNA. Gli introni capaci di autosplicing (gruppo I e di gruppo II). Splicing assistito (gruppo III) , spliceosoma. Le modifiche al 5’ e al 3’. Lo splicing alternativo. Editing dell’RNA. Il trasporto dell’mRNA. La traduzione Il codice genetico. Struttura e assemblaggio dei ribosomi. La biogenesi dei ribosomi. Le amminoacil-tRNA sintetasi. Il caricamento dell’amminoacil-tRNA. L’attività di correzione delle bozze delle amminoacil-tRNA sintetasi. L’inizio della traduzione. Allungamento. Formazione del legame peptidico e traslocazione.Terminazione. La traduzione negli eucarioti. Controllo traduzionale e post-traduzionale. RNA regolatori: Regolazione genica post-trascrizionale da parte di microRNA. Il turnover dell’RNA nel nucleo e nel citoplasma. L’epigenetica: Modifiche a carico degli istoni (metilazione e acetilazione). Metilazione del DNA. Isole CpG. Rimodellamento della cromatina. L’imprinting genomico. L’inattivazione del cromosoma X. I trasposoni i retrotrasposoni. Tecniche di Biologia molecolare: Il Progetto Genoma Umano. Le classi principali di endonucleasi di restrizione. .La tecnologia del DNA ricombinante e il clonaggio molecolare. La reazione a catena della polimerasi (PCR). La produzione di proteine ricombinanti in sistemi batterici, animali e vegetali. Organismi geneticamente modificati (OGM), tecniche di produzione. Oligonucleotidi antisenso, interferenza da RNA (RNAi). Terapie con RNAi. Analisi delle interazioni DNA-proteina. Saggio di immunoprecipitazione della cromatina (ChIP).Analisi delle interazioni proteina-proteina

Al fine di comprendere i contenuti della Biologia Molecolare e conseguire gli obiettivi di apprendimento sono fondamentali le conoscenze della chimica organica e della biologia e consigliate quelle della biochimica insegnate nei primi anni del corso di Laurea in CTF.

Cox, Doudn, O’Donnell BIOLOGIA MOLECOLARE Zanichelli Amaldi, Benedetti, Pesole - Plevani BIOLOGIA MOLECOLARE Casa Editrice Ambrosiana Watson, Baker, Bell, Gann, Levine, Losick BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE Zanichelli

Sebbene facoltativa il docente consiglia una frequenza attiva per il raggiungimento degli obiettivi formativi del corso.

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Lezioni in aula per un totale di 64 ore secondo l'orario stabilito dal Consiglio del Corso di Studio, di cui 40 erogate dal docente Fabio Altieri. Dettaglio delle lezioni: Struttura DNA, RNA e genomi (8 ore) La struttura del DNA. La struttura dell'RNA. I genomi. La cromatina Replicazione del DNA (8 ore) La replicazione del DNA (procarioti ed eucarioti). Ciclo cellulare e regolazione. Replicazione telomeri Danni al DNA e meccanismi di riparo (8 ore) Danni a carico del DNA. Meccanismi di riparo del DNA (BER, NER, MMR). Riparo delle interruzioni di elica (SSB e DSB). Cenni farmaci anti-cancro Ricombinazione (4 ore) Meccanismi di ricombinazione: Omologa e sito-specifica. Trasposoni Trascrizione del DNA (10 ore) La trascrizione nei procarioti: RNA polimerasi, struttura e meccanismo di reazione. Promotori e terminatori. Meccanismi di regolazione (operoni lac e trp). Attenuazione. Motivi strutturali nelle proteine che legano il DNA La trascrizione negli eucarioti: RNA polimerasi I, II e III. Promotori, fattori di trascrizione e fasi della trascrizione. Regolazione della trascrizione Modifiche a carico dell’RNA (4 ore) Modifiche a carico di rRNA, tRNA e mRNA. Splicing autocatalitico e assistito. Lo splicing intronico, meccanismo e regolazione. Splicing alternativo. Altre forme di modifica (RNA editing) Sintesi e degradazione delle proteine (10 ore) Sintesi proteica: attivazione tRNA, ribosoma, fattori di traduzione, fasi di inizio. allungamento e termine. Differenze tra procarioti ed eucarioti. Regolazione della sintesi proteica. Degradazione proteasomiale. RNA interference e micro RNA. Tecniche di biologia molecolare (6 ore) DNA ricombinante, enzimi restrizione e vettori, clonaggio e selezione dei cloni. Proteine ricombinanti. Sintesi e sequenziamento del DNA. La PCR: applicazioni cliniche, cenni tecnologiche e forensi. Crispr/Cas principi e genome editing. Organismi Geneticamente Modificati (OGM) (4 ore) Principi generali. OGM animali e vegetali. Tecniche di trasformazione (microiniezione, trasferimento nucleare e metodi biologici). Applicazioni Ripasso e consolidamento (2 ore)

La struttura degli acidi nucleici La scoperta del DNA: prospettive storiche. Nucleosidi e nucleotidi. La struttura primaria e secondaria del DNA. Le forme alternative della doppia elica A,B, Z. Proprietà del DNA; effetto ipercromico. La struttura terziaria del DNA: superavvolgimento del DNA. Le topoisomerasi. Sequenziamento e sintesi di oligonucleotidi. L’organizzazione del genoma: dai nucleotidi alla cromatina Il progetto genoma, genomi sequenziati. Genoma procariotico. Struttura e organizzazione del genoma eucariotico, famiglie geniche. Il genoma batterico. I plasmidi. I batteriofagi. Virus a DNA. Il DNA mitocondriale. Genomi a RNA. Struttura della cromatina:il nucleosoma, la fibra da 10 nm, la fibra da 30 nm. Rimodellamento della cromatina. Eucromatina ed eterocromatina. La struttura dell’RNA Struttura secondaria e terziaria dell’RNA. Funzioni biologiche dei diversi tipi di RNA. La catalisi da RNA. I ribozimi. Il mondo a RNA. La replicazione del DNA Replicazione semiconservativa. Meccanismo di replicazione del DNA nei procarioti e nelle cellule eucariotiche: inizio, allungamento termine; proteine ed enzimi coinvolti nella replicazione. Mantenimento dei telomeri: il ruolo della telomerasi nella replicazione del DNA nell’invecchiamento e nel cancro. I meccanismi di riparazione ricombinazione del DNA Le mutazioni. Le classi generali del danno al DNA. Errori di replicazione, sistemi di riparazione. La ricombinazione omologa; la riparazione sito-specifica e la trasposizione del DNA La trascrizione nei procarioti I meccanismi della trascrizione .La struttura dei promotori batterici. La struttura della RNA polimerasi batterica. La regolazione dell’operone del lattosio (lac). L’attenuazione trascrizionale dell’operone del triptofano. La trascrizione negli eucarioti I componenti del macchinario generale della trascrizione. La struttura della RNA polimerasi II. Il meccanismo della trascrizione da parte della RNA polimerasi II. Il quadro generale della regolazione trascrizionale. I fattori di trascrizione. I motivi dei domini che legano il DNA. Controllo dei regolatori trascrizionali; coattivatori e corepressori. L’assemblaggio del complesso di trascrizione. Il modello dell’enhanceosoma. I processi di modificazione dell’RNA Lo splicing dell’RNA. Gli introni capaci di autosplicing (gruppo I e di gruppo II). Splicing assistito (gruppo III) , spliceosoma. Le modifiche al 5’ e al 3’. Lo splicing alternativo. Editing dell’RNA. Il trasporto dell’mRNA. La traduzione Il codice genetico. Struttura e assemblaggio dei ribosomi. La biogenesi dei ribosomi. Le amminoacil-tRNA sintetasi. Il caricamento dell’amminoacil-tRNA. L’attività di correzione delle bozze delle amminoacil-tRNA sintetasi. L’inizio della traduzione. Allungamento. Formazione del legame peptidico e traslocazione.Terminazione. La traduzione negli eucarioti. Controllo traduzionale e post-traduzionale. RNA regolatori: Regolazione genica post-trascrizionale da parte di microRNA. Il turnover dell’RNA nel nucleo e nel citoplasma. L’epigenetica: Modifiche a carico degli istoni (metilazione e acetilazione). Metilazione del DNA. Isole CpG. Rimodellamento della cromatina. L’imprinting genomico. L’inattivazione del cromosoma X. I trasposoni i retrotrasposoni. Tecniche di Biologia molecolare: Il Progetto Genoma Umano. Le classi principali di endonucleasi di restrizione. .La tecnologia del DNA ricombinante e il clonaggio molecolare. La reazione a catena della polimerasi (PCR). La produzione di proteine ricombinanti in sistemi batterici, animali e vegetali. Organismi geneticamente modificati (OGM), tecniche di produzione. Oligonucleotidi antisenso, interferenza da RNA (RNAi). Terapie con RNAi. Analisi delle interazioni DNA-proteina. Saggio di immunoprecipitazione della cromatina (ChIP). Analisi delle interazioni proteina-proteina

Al fine di comprendere i contenuti della Biologia Molecolare e conseguire gli obiettivi di apprendimento sono: fondamentali le conoscenze della chimica organica e della biologia consigliate quelle della biochimica insegnate nei primi anni del corso di Laurea in CTF.

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Lezioni in aula per un totale di 72 ore secondo l'orario stabilito dal Consiglio del Corso di Studio, di cui 24 erogate dal docente Silvia Chichiarelli. Struttura DNA, RNA e genomi (10 ore) La struttura del DNA. La struttura dell'RNA. I genomi. La cromatina Replicazione del DNA (8 ore) La replicazione del DNA (procarioti ed eucarioti). Ciclo cellulare e regolazione. Replicazione telomeri Danni al DNA e meccanismi di riparo (8 ore) Danni a carico del DNA. Meccanismi di riparo del DNA (BER, NER, MMR). Riparo delle interruzioni di elica (SSB e DSB). Cenni farmaci anti-cancro Ricombinazione (4 ore) Meccanismi di ricombinazione: Omologa e sito-specifica. Trasposoni Trascrizione del DNA (12 ore) La trascrizione nei procarioti: RNA polimerasi, struttura e meccanismo di reazione. Promotori e terminatori. Meccanismi di regolazione (operoni lac e trp). Attenuazione. Motivi strutturali nelle proteine che legano il DNA La trascrizione negli eucarioti: RNA polimerasi I, II e III. Promotori, fattori di trascrizione e fasi della trascrizione. Regolazione della trascrizione Modifiche a carico dell’RNA (5 ore) Modifiche a carico di rRNA, tRNA e mRNA. Splicing autocatalitico e assistito. Lo splicing intronico, meccanismo e regolazione. Splicing alternativo. Altre forme di modifica (RNA editing) Sintesi e degradazione delle proteine (10 ore) Sintesi proteica: attivazione tRNA, ribosoma, fattori di traduzione, fasi di inizio. allungamento e termine. Differenze tra procarioti ed eucarioti. Regolazione della sintesi proteica. Degradazione proteasomiale. RNA interference e micro RNA. Tecniche di biologia molecolare (7 ore) DNA ricombinante, enzimi restrizione e vettori, clonaggio e selezione dei cloni. Proteine ricombinanti. Sintesi e sequenziamento del DNA. La PCR: applicazioni cliniche, cenni tecnologiche e forensi. Crispr/Cas principi e genome editing. OGM (4 ore) Principi generali. OGM animali e vegetali. Tecniche di trasformazione (microiniezione, trasferimento nucleare e metodi biologici). Applicazioni Ripasso e consolidamento (4 ore)

senza obbligo di frequenza

Colloquio alla fine del corso per appurare l’acquisita conoscenza della biologia molecolare di base. Per superare l'esame lo studente deve dimostrare di avere almeno acquisito una conoscenza sufficiente della struttura degli acidi nucleic e dei processi cellulari che li vedono coinvolti (replicazione, trascrizione e traduzione). Per conseguire punteggi superiori al minimo lo studente deve dimostrare un grado di conoscenza maggiore di tutti gli argomenti trattati nel corso ed essere in grado di collegarli in modo logico, coerente e con proprietà di linguaggio. Ai fini dell'attribuzione del voto per il 30/30 e lode lo studente dovrà eccellere in tutte le categorie della valutazione oltre a dimostrare di conoscere in modo impeccabile tutti gli argomenti del programma.

Lezioni in aula per un totale di 72 ore secondo l'orario stabilito dal Consiglio del Corso di Studio, di cui 24 erogate dal docente Silvia Chichiarelli. Struttura DNA, RNA e genomi (10 ore) La struttura del DNA. La struttura dell'RNA. I genomi. La cromatina Replicazione del DNA (8 ore) La replicazione del DNA (procarioti ed eucarioti). Ciclo cellulare e regolazione. Replicazione telomeri Danni al DNA e meccanismi di riparo (8 ore) Danni a carico del DNA. Meccanismi di riparo del DNA (BER, NER, MMR). Riparo delle interruzioni di elica (SSB e DSB). Cenni farmaci anti-cancro Ricombinazione (4 ore) Meccanismi di ricombinazione: Omologa e sito-specifica. Trasposoni Trascrizione del DNA (12 ore) La trascrizione nei procarioti: RNA polimerasi, struttura e meccanismo di reazione. Promotori e terminatori. Meccanismi di regolazione (operoni lac e trp). Attenuazione. Motivi strutturali nelle proteine che legano il DNA La trascrizione negli eucarioti: RNA polimerasi I, II e III. Promotori, fattori di trascrizione e fasi della trascrizione. Regolazione della trascrizione Modifiche a carico dell’RNA (5 ore) Modifiche a carico di rRNA, tRNA e mRNA. Splicing autocatalitico e assistito. Lo splicing intronico, meccanismo e regolazione. Splicing alternativo. Altre forme di modifica (RNA editing) Sintesi e degradazione delle proteine (10 ore) Sintesi proteica: attivazione tRNA, ribosoma, fattori di traduzione, fasi di inizio. allungamento e termine. Differenze tra procarioti ed eucarioti. Regolazione della sintesi proteica. Degradazione proteasomiale. RNA interference e micro RNA. Tecniche di biologia molecolare (7 ore) DNA ricombinante, enzimi restrizione e vettori, clonaggio e selezione dei cloni. Proteine ricombinanti. Sintesi e sequenziamento del DNA. La PCR: applicazioni cliniche, cenni tecnologiche e forensi. Crispr/Cas principi e genome editing. OGM (4 ore) Principi generali. OGM animali e vegetali. Tecniche di trasformazione (microiniezione, trasferimento nucleare e metodi biologici). Applicazioni Ripasso e consolidamento (4 ore)

La struttura degli acidi nucleici La scoperta del DNA: prospettive storiche. Nucleosidi e nucleotidi. La struttura primaria e secondaria del DNA. Le forme alternative della doppia elica A,B, Z. Proprietà del DNA; effetto ipercromico. La struttura terziaria del DNA: superavvolgimento del DNA. Le topoisomerasi. Sequenziamento e sintesi di oligonucleotidi. L’organizzazione del genoma: dai nucleotidi alla cromatina Il progetto genoma, genomi sequenziati. Genoma procariotico. Struttura e organizzazione del genoma eucariotico, famiglie geniche. Il genoma batterico. I plasmidi. I batteriofagi. Virus a DNA. Il DNA mitocondriale. Genomi a RNA. Struttura della cromatina:il nucleosoma, la fibra da 10 nm, la fibra da 30 nm. Rimodellamento della cromatina. Eucromatina ed eterocromatina. La struttura dell’RNA Struttura secondaria e terziaria dell’RNA. Funzioni biologiche dei diversi tipi di RNA. La catalisi da RNA. I ribozimi. Il mondo a RNA. La replicazione del DNA Replicazione semiconservativa. Meccanismo di replicazione del DNA nei procarioti e nelle cellule eucariotiche: inizio, allungamento termine; proteine ed enzimi coinvolti nella replicazione. Mantenimento dei telomeri: il ruolo della telomerasi nella replicazione del DNA nell’invecchiamento e nel cancro. I meccanismi di riparazione ricombinazione del DNA Le mutazioni. Le classi generali del danno al DNA. Errori di replicazione, sistemi di riparazione. La ricombinazione omologa; la riparazione sito-specifica e la trasposizione del DNA La trascrizione nei procarioti I meccanismi della trascrizione .La struttura dei promotori batterici. La struttura della RNA polimerasi batterica. La regolazione dell’operone del lattosio (lac). L’attenuazione trascrizionale dell’operone del triptofano. La trascrizione negli eucarioti I componenti del macchinario generale della trascrizione. La struttura della RNA polimerasi II. Il meccanismo della trascrizione da parte della RNA polimerasi II. Il quadro generale della regolazione trascrizionale. I fattori di trascrizione. I motivi dei domini che legano il DNA. Controllo dei regolatori trascrizionali; coattivatori e corepressori. L’assemblaggio del complesso di trascrizione. Il modello dell’enhanceosoma. I processi di modificazione dell’RNA Lo splicing dell’RNA. Gli introni capaci di autosplicing (gruppo I e di gruppo II). Splicing assistito (gruppo III) , spliceosoma. Le modifiche al 5’ e al 3’. Lo splicing alternativo. Editing dell’RNA. Il trasporto dell’mRNA. La traduzione Il codice genetico. Struttura e assemblaggio dei ribosomi. La biogenesi dei ribosomi. Le amminoacil-tRNA sintetasi. Il caricamento dell’amminoacil-tRNA. L’attività di correzione delle bozze delle amminoacil-tRNA sintetasi. L’inizio della traduzione. Allungamento. Formazione del legame peptidico e traslocazione.Terminazione. La traduzione negli eucarioti. Controllo traduzionale e post-traduzionale. RNA regolatori: Regolazione genica post-trascrizionale da parte di microRNA. Il turnover dell’RNA nel nucleo e nel citoplasma. L’epigenetica: Modifiche a carico degli istoni (metilazione e acetilazione). Metilazione del DNA. Isole CpG. Rimodellamento della cromatina. L’imprinting genomico. L’inattivazione del cromosoma X. I trasposoni i retrotrasposoni. Tecniche di Biologia molecolare: Il Progetto Genoma Umano. Le classi principali di endonucleasi di restrizione. .La tecnologia del DNA ricombinante e il clonaggio molecolare. La reazione a catena della polimerasi (PCR). La produzione di proteine ricombinanti in sistemi batterici, animali e vegetali. Organismi geneticamente modificati (OGM), tecniche di produzione. Oligonucleotidi antisenso, interferenza da RNA (RNAi). Terapie con RNAi. Analisi delle interazioni DNA-proteina. Saggio di immunoprecipitazione della cromatina (ChIP). Analisi delle interazioni proteina-proteina

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Lezioni in aula per un totale di 72 ore secondo l'orario stabilito dal Consiglio del Corso di Studio, di cui 24 erogate dal docente Silvia Chichiarelli. Struttura DNA, RNA e genomi (10 ore) La struttura del DNA. La struttura dell'RNA. I genomi. La cromatina Replicazione del DNA (8 ore) La replicazione del DNA (procarioti ed eucarioti). Ciclo cellulare e regolazione. Replicazione telomeri Danni al DNA e meccanismi di riparo (8 ore) Danni a carico del DNA. Meccanismi di riparo del DNA (BER, NER, MMR). Riparo delle interruzioni di elica (SSB e DSB). Cenni farmaci anti-cancro Ricombinazione (4 ore) Meccanismi di ricombinazione: Omologa e sito-specifica. Trasposoni Trascrizione del DNA (12 ore) La trascrizione nei procarioti: RNA polimerasi, struttura e meccanismo di reazione. Promotori e terminatori. Meccanismi di regolazione (operoni lac e trp). Attenuazione. Motivi strutturali nelle proteine che legano il DNA La trascrizione negli eucarioti: RNA polimerasi I, II e III. Promotori, fattori di trascrizione e fasi della trascrizione. Regolazione della trascrizione Modifiche a carico dell’RNA (5 ore) Modifiche a carico di rRNA, tRNA e mRNA. Splicing autocatalitico e assistito. Lo splicing intronico, meccanismo e regolazione. Splicing alternativo. Altre forme di modifica (RNA editing) Sintesi e degradazione delle proteine (10 ore) Sintesi proteica: attivazione tRNA, ribosoma, fattori di traduzione, fasi di inizio. allungamento e termine. Differenze tra procarioti ed eucarioti. Regolazione della sintesi proteica. Degradazione proteasomiale. RNA interference e micro RNA. Tecniche di biologia molecolare (7 ore) DNA ricombinante, enzimi restrizione e vettori, clonaggio e selezione dei cloni. Proteine ricombinanti. Sintesi e sequenziamento del DNA. La PCR: applicazioni cliniche, cenni tecnologiche e forensi. Crispr/Cas principi e genome editing. OGM (4 ore) Principi generali. OGM animali e vegetali. Tecniche di trasformazione (microiniezione, trasferimento nucleare e metodi biologici). Applicazioni Ripasso e consolidamento (4 ore)

senza obbligo di frequenza

Colloquio alla fine del corso per appurare l’acquisita conoscenza della biologia molecolare di base. Per superare l'esame lo studente deve dimostrare di avere almeno acquisito una conoscenza sufficiente della struttura degli acidi nucleic e dei processi cellulari che li vedono coinvolti (replicazione, trascrizione e traduzione). Per conseguire punteggi superiori al minimo lo studente deve dimostrare un grado di conoscenza maggiore di tutti gli argomenti trattati nel corso ed essere in grado di collegarli in modo logico, coerente e con proprietà di linguaggio. Ai fini dell'attribuzione del voto per il 30/30 e lode lo studente dovrà eccellere in tutte le categorie della valutazione oltre a dimostrare di conoscere in modo impeccabile tutti gli argomenti del programma.

Lezioni in aula per un totale di 72 ore secondo l'orario stabilito dal Consiglio del Corso di Studio, di cui 24 erogate dal docente Silvia Chichiarelli. Struttura DNA, RNA e genomi (10 ore) La struttura del DNA. La struttura dell'RNA. I genomi. La cromatina Replicazione del DNA (8 ore) La replicazione del DNA (procarioti ed eucarioti). Ciclo cellulare e regolazione. Replicazione telomeri Danni al DNA e meccanismi di riparo (8 ore) Danni a carico del DNA. Meccanismi di riparo del DNA (BER, NER, MMR). Riparo delle interruzioni di elica (SSB e DSB). Cenni farmaci anti-cancro Ricombinazione (4 ore) Meccanismi di ricombinazione: Omologa e sito-specifica. Trasposoni Trascrizione del DNA (12 ore) La trascrizione nei procarioti: RNA polimerasi, struttura e meccanismo di reazione. Promotori e terminatori. Meccanismi di regolazione (operoni lac e trp). Attenuazione. Motivi strutturali nelle proteine che legano il DNA La trascrizione negli eucarioti: RNA polimerasi I, II e III. Promotori, fattori di trascrizione e fasi della trascrizione. Regolazione della trascrizione Modifiche a carico dell’RNA (5 ore) Modifiche a carico di rRNA, tRNA e mRNA. Splicing autocatalitico e assistito. Lo splicing intronico, meccanismo e regolazione. Splicing alternativo. Altre forme di modifica (RNA editing) Sintesi e degradazione delle proteine (10 ore) Sintesi proteica: attivazione tRNA, ribosoma, fattori di traduzione, fasi di inizio. allungamento e termine. Differenze tra procarioti ed eucarioti. Regolazione della sintesi proteica. Degradazione proteasomiale. RNA interference e micro RNA. Tecniche di biologia molecolare (7 ore) DNA ricombinante, enzimi restrizione e vettori, clonaggio e selezione dei cloni. Proteine ricombinanti. Sintesi e sequenziamento del DNA. La PCR: applicazioni cliniche, cenni tecnologiche e forensi. Crispr/Cas principi e genome editing. OGM (4 ore) Principi generali. OGM animali e vegetali. Tecniche di trasformazione (microiniezione, trasferimento nucleare e metodi biologici). Applicazioni Ripasso e consolidamento (4 ore)