MOLECULAR BIOLOGY

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI: Il corso di Biologia Molecolare è progettato allo scopo di fornire agli studenti le basi concettuali e metodologiche necessarie per studiare i meccanismi molecolari che regolano l'espressione genica in condizioni fisiologiche e patologiche. Oltre alle conoscenze sulla struttura e metabolismo degli acidi nucleici, il corso introdurrà le più rilevanti tecniche di clonaggio del DNA, manipolazione del DNA e dell'RNA e le applicazioni dell'Ingegneria Genetica alla ricerca di base e alla biomedicina. Gli argomenti discussi includeranno anche la generazione di nuove tecnologie di sequenziamento e del loro impatto nell’annotazione di classi emergenti di RNA non codificanti, tra cui long noncoding RNA e RNA circolari (verranno utilizzati esempi pratici tratti dalla letteratura recente). Il corso comprenderà lezioni e seminari. Alla fine del corso, gli studenti saranno in grado di applicare le conoscenze acquisite allo studio dei meccanismi di base dell'espressione genica, nonché di processi complessi come lo sviluppo, la divisione cellulare ed il differenziamento, e di sfruttarli per un uso pratico sia nella ricerca di base che applicata. OBIETTIVI SPECIFICI: A - Conoscenza e capacità di comprensione OF 1) conoscere i meccanismi di regolazione dell'espressione genica e le modalità tecnologiche a disposizione per intervenire su di essa; OF 2) conoscere la struttura e la funzione del genoma nell'uomo e nei principali sistemi modello; OF 3) conoscere l'origine e il mantenimento della complessità biologica; OF 4) comprendere l'influenza delle moderne tecnologie di sequenziamento per una migliore descrizione e per lo studio delle dinamiche del trascrittoma nell'uomo e nei principali sistemi modello; OF 5) comprendere la rete di interazioni tra le molecole biologiche nei meccanismi di regolazione dell'espressione genica. B – Capacità applicative OF 6) Saper discriminare le tecniche da applicare a seconda delle diverse problematiche da affrontare nel campo della biologia molecolare C - Autonomia di giudizio OF 7) Essere in grado di utilizzare la terminologia specifica; OF 8) Saper interpretare i fenomeni biologici in un contesto multi-scala e multifattoriale; OF 9) Saper interpretare i risultati degli studi genomici D – Abilità nella comunicazione OF 10) Saper riportare articoli già presenti in letteratura sotto forma di presentazione orale E - Capacità di apprendere OF 11) Avere la capacità di cercare e consultare la letteratura scientifica sui principali database biologici OF 12) Avere la capacità di valutare l'importanza e il rigore di dati scientifici pubblicati

Canale 1
MONICA BALLARINO Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
Programma del Corso Il corso comprende 60 ore di lezioni teoriche, visite nei laboratori e seminari per studenti. Informazioni sempre aggiornate sono disponibili alla pagina elearning del corso: https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=8419 Evoluzione del concetto di gene: dalle teorie sull’eredità di Darwin all'era post-genomica; il Progetto Genoma Umano. Anatomia dei genomi, dimensione del genoma e numero di geni. Progetti Fantom ed Encode. Il DNA non codificante (ncDNA). Struttura e replicazione del DNA. Struttura della cromatina e modifiche istoniche. Trascrizione e maturazione dell'mRNA: capping, splicing e poliadenilazione; RNA Factories: accoppiamento tra processi trascrizionali e post-trascrizionali. Splicing alternativo e malattie umane. La traduzione. RNA interference. Principali classi di RNA non codificanti: microRNA (miRNA); RNA lunghi non codificanti (lncRNA), specie nucleari e citoplasmatiche (biogenesi e funzione); RNA circolari (circRNA), biogenesi e funzione. Analisi funzionale di RNA non codificanti nel differenziamento cellulare (miogenesi). Editing genomico: il sistema CRISPR / CAS9. Generazione di modelli murini (Knock-IN / Knock-OUT). Cenni sulle principali tecnologie per lo studio e la manipolazione di DNA e RNA: marcatura degli acidi nucleici e saggi di ibridazione (Southern/Northern Blot, microarray), PCR, RT-PCR, clonaggio del DNA. Sequenziamento di nuova generazione (NGS) e bioinformatica in biologia molecolare. Approcci genetici e biochimici allo studio dell'interattoma: two-hybrid nel lievito, immunoprecipitazione, co-immunoprecipitazione, tagging proteico e saggi di pull-down. Interazioni di proteine e RNA con la cromatina: i) Immunoprecipitazione della cromatina (ChIP) e ii) Isolamento della cromatina mediante purificazione dell'RNA (ChIRP). Identificazione e studio di domini sub-topologici (TAD): 3C, 4C, 5C, Hi-C e ChIA-PET. Imaging cellulare e tissutale.
Prerequisiti
L’insegnamento di Biologia Molecolare è al secondo semestre del I anno nel percorso Magistrale in Fisica (LM-17) ed è incluso tra gli insegnamenti opzionali. Prerequisiti fondamentali per la comprensione degli argomenti trattati sono le conoscenze di base della Biologia. La comprensione della lingua Inglese scritta e orale è indispensabile per la comprensione delle lezioni a per usufruire degli articoli scientifici proposti in aggiunta ai libri di testo come materiale didattico.
Testi di riferimento
Il materiale didattico adottato è descritto sin dalla prima lezione e si compone di: Un testo a scelta tra i seguenti: - Biologia Molecolare del gene – VII edizione – Watson et al., Ed. Zanichelli - Biologia Molecolare – R.F. Weaver – Mc Graw Hill –Il gene X – B. Lewin et al. (Zanichelli) Articoli scientifici in formato .pdf (forniti dal docente alla fine di ciascuna lezione) Diapositive della lezione Test di esercitazione sui principali argomenti del corso Per un immediato aggiornamento dei testi o del materiale didattico distribuito dal docente consultare la pagina web del corso: https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=8419
Modalità insegnamento
Il corso è strutturato in lezioni teoriche frontali. In particolare sono previste 60 ore complessive di didattica frontale (6 CFU). Le lezioni si svolgono 2 volte a settimana in aula e l’esposizione avviene mediante l’utilizzo di diapositive su Power-Point.
Frequenza
La frequenza delle lezioni dell’insegnamento non è obbligatoria ma è fortemente consigliata.
Modalità di esame
La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode). L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite, così come le abilità comunicative. Durante la prova orale vengono valutate la proprietà di linguaggio, la chiarezza espositiva e la capacità critica di fronte a problemi biologici. Il tempo dedicato alle prove è di 40 minuti complessivi.
Bibliografia
The Ever-Evolving Concept of the Gene: The Use of RNA/Protein Experimental Techniques to Understand Genome Functions. Cipriano A, Ballarino M. Front Mol Biosci. 2018 Mar 6;5:20. doi: 10.3389/fmolb.2018.00020. eCollection 2018. Review. RNA regulation: a new genetics? Mattick JS. Nat Rev Genet. 2004 Apr;5(4):316-23. Review. The relationship between non-protein-coding DNA and eukaryotic complexity. Taft RJ, Pheasant M, Mattick JS. Bioessays. 2007 Mar;29(3):288-99. Next-generation sequencing: from basic research to diagnostics. Voelkerding KV, Dames SA, Durtschi JD. Clin Chem. 2009 Apr;55(4):641-58. doi: 10.1373/clinchem.2008.112789. Epub 2009 Feb 26. Review. What is bioinformatics? A proposed definition and overview of the field. Luscombe NM, Greenbaum D, Gerstein M. Methods Inf Med. 2001;40(4):346-58. Review. A survey of best practices for RNA-seq data analysis. Conesa A, Madrigal P, Tarazona S, Gomez-Cabrero D, Cervera A, McPherson A, Szcześniak MW, Gaffney DJ, Elo LL, Zhang X, Mortazavi A. Genome Biol. 2016 Jan 26;17:13. doi: 10.1186/s13059-016-0881-8. Review. Comparison of RNA-Seq and microarray in transcriptome profiling of activated T cells. Zhao S, Fung-Leung WP, Bittner A, Ngo K, Liu X. PLoS One. 2014 Jan 16;9(1):e78644. doi: 10.1371/journal.pone.0078644. eCollection 2014. Next-generation sequencing: from basic research to diagnostics. Voelkerding KV, Dames SA, Durtschi JD. Clin Chem. 2009 Apr;55(4):641-58. doi: 10.1373/clinchem.2008.112789. Epub 2009 Feb 26. Review. Library construction for next-generation sequencing: Overviews and challenges. Steven R. Head, H. Kiyomi Komori, Sarah A. LaMere, Thomas Whisenant, Filip Van Nieuwerburgh, Daniel R. Salomon, Phillip Ordoukhanian. Biotechniques. 2014; 56(2): 61–passim. doi: 10.2144/000114133 A Mouse Geneticist’s Practical Guide to CRISPR Applications. Priti Singh, John C. Schimenti, Ewelina Bolcun-Filas. Genetics. 2015 Jan; 199(1): 1–15. doi: 10.1534/genetics.114.169771 Prevention of muscular dystrophy in mice by CRISPR/Cas9–mediated editing of germline DNA. Chengzu Long, John R. McAnally, John M. Shelton, Alex A. Mireault, Rhonda Bassel-Duby, Eric N. Olson. Science. 2014 Sep 5; 345(6201): 1184–1188. doi: 10.1126/science.1254445 Yeast Two-Hybrid Screen. Lauren Makuch. Methods in Enzymology, Volume 539, Chapter III.
Modalità di erogazione
Il corso è strutturato in lezioni teoriche frontali. In particolare sono previste 60 ore complessive di didattica frontale (6 CFU). Le lezioni si svolgono 2 volte a settimana in aula e l’esposizione avviene mediante l’utilizzo di diapositive su Power-Point.
MONICA BALLARINO Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
Programma del Corso Il corso comprende 60 ore di lezioni teoriche, visite nei laboratori e seminari per studenti. Informazioni sempre aggiornate sono disponibili alla pagina elearning del corso: https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=8419 Evoluzione del concetto di gene: dalle teorie sull’eredità di Darwin all'era post-genomica; il Progetto Genoma Umano. Anatomia dei genomi, dimensione del genoma e numero di geni. Progetti Fantom ed Encode. Il DNA non codificante (ncDNA). Struttura e replicazione del DNA. Struttura della cromatina e modifiche istoniche. Trascrizione e maturazione dell'mRNA: capping, splicing e poliadenilazione; RNA Factories: accoppiamento tra processi trascrizionali e post-trascrizionali. Splicing alternativo e malattie umane. La traduzione. RNA interference. Principali classi di RNA non codificanti: microRNA (miRNA); RNA lunghi non codificanti (lncRNA), specie nucleari e citoplasmatiche (biogenesi e funzione); RNA circolari (circRNA), biogenesi e funzione. Analisi funzionale di RNA non codificanti nel differenziamento cellulare (miogenesi). Editing genomico: il sistema CRISPR / CAS9. Generazione di modelli murini (Knock-IN / Knock-OUT). Cenni sulle principali tecnologie per lo studio e la manipolazione di DNA e RNA: marcatura degli acidi nucleici e saggi di ibridazione (Southern/Northern Blot, microarray), PCR, RT-PCR, clonaggio del DNA. Sequenziamento di nuova generazione (NGS) e bioinformatica in biologia molecolare. Approcci genetici e biochimici allo studio dell'interattoma: two-hybrid nel lievito, immunoprecipitazione, co-immunoprecipitazione, tagging proteico e saggi di pull-down. Interazioni di proteine e RNA con la cromatina: i) Immunoprecipitazione della cromatina (ChIP) e ii) Isolamento della cromatina mediante purificazione dell'RNA (ChIRP). Identificazione e studio di domini sub-topologici (TAD): 3C, 4C, 5C, Hi-C e ChIA-PET. Imaging cellulare e tissutale.
Prerequisiti
L’insegnamento di Biologia Molecolare è al secondo semestre del I anno nel percorso Magistrale in Fisica (LM-17) ed è incluso tra gli insegnamenti opzionali. Prerequisiti fondamentali per la comprensione degli argomenti trattati sono le conoscenze di base della Biologia. La comprensione della lingua Inglese scritta e orale è indispensabile per la comprensione delle lezioni a per usufruire degli articoli scientifici proposti in aggiunta ai libri di testo come materiale didattico.
Testi di riferimento
Il materiale didattico adottato è descritto sin dalla prima lezione e si compone di: Un testo a scelta tra i seguenti: - Biologia Molecolare del gene – VII edizione – Watson et al., Ed. Zanichelli - Biologia Molecolare – R.F. Weaver – Mc Graw Hill –Il gene X – B. Lewin et al. (Zanichelli) Articoli scientifici in formato .pdf (forniti dal docente alla fine di ciascuna lezione) Diapositive della lezione Test di esercitazione sui principali argomenti del corso Per un immediato aggiornamento dei testi o del materiale didattico distribuito dal docente consultare la pagina web del corso: https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=8419
Modalità insegnamento
Il corso è strutturato in lezioni teoriche frontali. In particolare sono previste 60 ore complessive di didattica frontale (6 CFU). Le lezioni si svolgono 2 volte a settimana in aula e l’esposizione avviene mediante l’utilizzo di diapositive su Power-Point.
Frequenza
La frequenza delle lezioni dell’insegnamento non è obbligatoria ma è fortemente consigliata.
Modalità di esame
La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode). L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite, così come le abilità comunicative. Durante la prova orale vengono valutate la proprietà di linguaggio, la chiarezza espositiva e la capacità critica di fronte a problemi biologici. Il tempo dedicato alle prove è di 40 minuti complessivi.
Bibliografia
The Ever-Evolving Concept of the Gene: The Use of RNA/Protein Experimental Techniques to Understand Genome Functions. Cipriano A, Ballarino M. Front Mol Biosci. 2018 Mar 6;5:20. doi: 10.3389/fmolb.2018.00020. eCollection 2018. Review. RNA regulation: a new genetics? Mattick JS. Nat Rev Genet. 2004 Apr;5(4):316-23. Review. The relationship between non-protein-coding DNA and eukaryotic complexity. Taft RJ, Pheasant M, Mattick JS. Bioessays. 2007 Mar;29(3):288-99. Next-generation sequencing: from basic research to diagnostics. Voelkerding KV, Dames SA, Durtschi JD. Clin Chem. 2009 Apr;55(4):641-58. doi: 10.1373/clinchem.2008.112789. Epub 2009 Feb 26. Review. What is bioinformatics? A proposed definition and overview of the field. Luscombe NM, Greenbaum D, Gerstein M. Methods Inf Med. 2001;40(4):346-58. Review. A survey of best practices for RNA-seq data analysis. Conesa A, Madrigal P, Tarazona S, Gomez-Cabrero D, Cervera A, McPherson A, Szcześniak MW, Gaffney DJ, Elo LL, Zhang X, Mortazavi A. Genome Biol. 2016 Jan 26;17:13. doi: 10.1186/s13059-016-0881-8. Review. Comparison of RNA-Seq and microarray in transcriptome profiling of activated T cells. Zhao S, Fung-Leung WP, Bittner A, Ngo K, Liu X. PLoS One. 2014 Jan 16;9(1):e78644. doi: 10.1371/journal.pone.0078644. eCollection 2014. Next-generation sequencing: from basic research to diagnostics. Voelkerding KV, Dames SA, Durtschi JD. Clin Chem. 2009 Apr;55(4):641-58. doi: 10.1373/clinchem.2008.112789. Epub 2009 Feb 26. Review. Library construction for next-generation sequencing: Overviews and challenges. Steven R. Head, H. Kiyomi Komori, Sarah A. LaMere, Thomas Whisenant, Filip Van Nieuwerburgh, Daniel R. Salomon, Phillip Ordoukhanian. Biotechniques. 2014; 56(2): 61–passim. doi: 10.2144/000114133 A Mouse Geneticist’s Practical Guide to CRISPR Applications. Priti Singh, John C. Schimenti, Ewelina Bolcun-Filas. Genetics. 2015 Jan; 199(1): 1–15. doi: 10.1534/genetics.114.169771 Prevention of muscular dystrophy in mice by CRISPR/Cas9–mediated editing of germline DNA. Chengzu Long, John R. McAnally, John M. Shelton, Alex A. Mireault, Rhonda Bassel-Duby, Eric N. Olson. Science. 2014 Sep 5; 345(6201): 1184–1188. doi: 10.1126/science.1254445 Yeast Two-Hybrid Screen. Lauren Makuch. Methods in Enzymology, Volume 539, Chapter III.
Modalità di erogazione
Il corso è strutturato in lezioni teoriche frontali. In particolare sono previste 60 ore complessive di didattica frontale (6 CFU). Le lezioni si svolgono 2 volte a settimana in aula e l’esposizione avviene mediante l’utilizzo di diapositive su Power-Point.
  • Codice insegnamento1044546
  • Anno accademico2025/2026
  • CorsoPhysics - Fisica
  • CurriculumPhysics of Biological Systems
  • Anno1º anno
  • Semestre2º semestre
  • SSDBIO/11
  • CFU6