Bioinformatics - Bioinformatica

Obbiettivi generali: Obbiettivo formativo principale è l'acquisizione da parte dello studente di una conoscenza di base della struttura del DNA e della sua influenza sui principali processi biologici della trascrizione, replicazione, ricombinazione e riparo. Lo studente dovrà apprendere in dettaglio i meccanismi di questi processi biologici approfondendo in particolare l'influenza della variabilità conformazionale e della topologia del DNA sul legame con le proteine che rivestono un ruolo di primo piano in tali processi, in particolare i componenti del replisoma, dei complessi di trascrizione e della struttura della cromatina. Obbiettivi specifici: 1. Conoscenze e comprensione: Lo studente dovrà apprendere i meccanismi di base dell’omeostasi cellulare e della regolazione genica e le tecniche di Biologia Molecolare più utilizzate. 2. Abilità di applicare conoscenze e comprensione: Lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze acquisite alla discussione di argomenti di interesse generale per la ricerca in Biologia Molecolare. 3.Abilità di giudizio critico: Lo studente dovrà dimostrare abilità di giudizio critico nella risoluzione di problemi legati a progetti teorici e pratici di Biologia Molecolare e dovrà saper comunicare le sue conclusioni ai colleghi e al docente in modo efficace. 4. Lo studente dovrà dimostrare di saper applicare i concetti appresi nell’ambito di un futuro impiego professionale nel campo della Biologia Molecolare. Programma della parte I IL DNA polimorfico - I componenti chimici del DNA: basi, zuccheri e scheletro fosfodiesterico, cenni sulla loro sintesi prebiotica. (0.2 cfu). La struttura base della forma B: inquadramento storico, metodologie di studio e di rappresentazione.(0.2) Le conformazioni alternative: le forme A e Z, le strutture inusuali (cruciformi, tetraelicoidali) (0.2). La variabilità conformazionale: i parametri angolari e i loro gradi di libertà. Curvatura intrinseca e curvabilità. (0.2) La topologia del DNA: avvolgimento e superavvolgimento; il numero di legame; le topoisomerasi (0.2) IL Codice Genetico La decifrazione del codice. Struttura, funzione ed evoluzione del codice (0.2) La Replicazione del DNA Meccanica della replicazione del DNA in sistemi modello circolari e lineari (0.2). Organizzazione dei repliconi, apparato enzimatico di supporto, problemi topologici. (0.2). Mutabilità e riparo del DNA (0.2). La Trascrizione del DNA. La trascrizione nei procarioti: il macchinario trascrizionale e i segnali di posizionamento (0.1). L'approccio metodologico allo studio della trascrizione: i sistemi di trascrizione in vitro. (0.1). I sistemi di regolazione della trascrizione nei procarioti: la riprogrammazione dell'oloenzima. (0.2). I sistemi di regolazione della trascrizione nei procarioti: attivazione e repressione; gli operoni (0.1). I sistemi di regolazione della trascrizione nei procarioti: regolazione della terminazione e attenuazione. (0.1). La trascrizione negli eucarioti: il macchinario trascrizionale e i segnali di posizionamento.(0.2). L'approccio metodologico allo studio della trascrizione: i sistemi di trascrizione in vitro negli eucarioti (0.1). I fattori di trascrizione eucariotici: complessità ed integrazione dei segnali (0.2). Regolazione coordinata dell'azione delle tre RNA polimerasi eucaristiche (0.1). L'Organizzazione strutturale dei genomi. Gli strumenti per decifrare i genomi: sequenziamento e banche dati. Cenni di bioinformatica (0.1) L'organizzazione dei genomi tra sequenze codificanti, DNA di supporto e DNA egoista (0.1) La necessità di compattare i genomi; diverse soluzioni di un unico problema. La cromatina procariotica: componenti e gradi di compattamento. Implicazioni funzionali (0.2) La cromatina eucariotica: componenti e gradi di compattamento. La struttura del nucleosoma (0.2). Eterocromatina ed eucromatina: gli effetti funzionali dell'organizzazione cromatinica. (0.2) La struttura cromatinica dei promotori e i meccanismi di modificazione e controllo: acetilazione e deacetilazione complessi di remodeling, altre modificazioni post-traduzionali e varianti geniche degli istoni (0.2) Sistemi in vitro per lo studio della cromatina e dei suoi effetti sulla trascrizione (0.1) La struttura dei cromosomi: centromeri, telomeri ed origini di replicazione (0.2). La metilazione del DNA e l’impatto dell’epigenetica (0.3). Tecniche di Biologia Molecolare (sequenziamento acidi nucleici, tecniche di clonaggio, tecniche di studio dell’espressione genica e delle interazioni DNA-proteine) (0.4 CFU) Esercitazioni su preparazione e purificazione di DNA ed RNA, PCR, Real-time PCR, uso di sistemi reporter, sistemi elettroforetici per analisi del DNA (1 CFU).

Conoscenze di base di Biologia Cellulare e Chimica

Watson JD, Baker TA, Bell SP, Gann A, Levine M. - Molecular Biology Of The Gene, 7Th Edn or Alberts B, Morgan DO - Molecular Biology of the Cell

4 ore settimanali

Test scritto con domande aperte e a scelta multipla e esame orale

Lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio