Programma dell’insegnamento di BIOLOGIA MOLECOLARE
A.A. 2010/2011
Docente: Monné Magnus
Ricevimento studenti:
GIOVEDI’ 18.00-19.00 aula F1; VENERDI’ 10.30-12.30
aula A11
Introduzione. Definizione della biologia molecolare. Prospettiva storica. Il dogma centrale. Cellule
eucariotiche e procariotiche.
DNA. Componenti degli acidi nucleici. Struttura primaria, secondaria e terziaria del DNA. Conformazioni del
DNA: denaturazione, superavvolgimento, linking number, topoisomerasi.
Cromosomi, geni e genomi. Cromosomi: cromatina, nucleosomi, istoni, l’organizzazione del genoma.
Definizione del gene. Il genoma eucariotico. Transposoni. Il genoma batterico. Plasmidi. Batteriofagi e virus
a DNA dei mammiferi. I genomi degli organelli: cloroplasti e mitocondri.
RNA. Struttura primaria, secondaria e terziaria dell’RNA. Tipi di RNA nelle cellule: mRNA, rRNA, tRNA. I
ribozimi. “Il mondo a RNA”. I genomi di virus a RNA.
Proteine. Il codice genetico. Struttura e funzione delle proteine. Il ripiegamento corretto e non corretto
delle proteine.
Replicazione del DNA. Sintesi del DNA negli eucarioti (nucleo ed organelli) e nei procarioti. Le DNA
polimerasi. Replicazione semiconservativa e semidiscontinua del DNA: gli origini, l'allungamento e la
terminazione. Il mantenimento dei telomeri: il ruolo della telomerasi nella replicazione del DNA,
nell’invecchiamento e nel cancro.
Riparazione e ricombinazione del DNA. Tipi di mutazioni e le loro conseguenze fenotipiche. Le classi
generali del danno al DNA. Aggiramento della lesione. Inversione diretta del danno al DNA. Riparazione dei
cambiamenti di singole basi, delle distorsioni strutturali e delle rotture a doppio filamento.
Tecnologia del DNA ricombinante e clonaggio molecolare. L'uso di endonucleasi, ligasi, plasmidi per il
clonaggio molecolare. Trasformazione delle cellule. Librerie di DNA. Le sonde. Lo screening delle librerie.
Librerie di espressione. Il polimorfismo di lunghezza dei frammenti di restrizione (RFLP). Sequenziamento
del DNA.
Analisi dell’espressione genica. Saggi di trasfezione transitoria e stabile. Geni “reporter”. Mutagenesi in
vitro. Analisi a livello della trascrizione dei geni: espressione e localizzazione dell’RNA. Analisi a livello della
traduzione: espressione e localizzazione delle proteine. La tecnologia antisenso. Analisi delle interazioni
DNA-proteina e proteina-proteina. Analisi strutturale delle proteine.
Trascrizione nei procarioti. I meccanismi della trascrizione: l'inizio, l'allungamento e la terminazione. RNA
polimerasi. La regolazione dell’operone del lattosio. Il meccanismo di azione dei regolatori trascrizionali.
Attenuazione.
Trascrizione negli eucarioti. Elementi regolatori a differenti livelli per la trascrizione dei geni. Il macchinario
della trascrizione: RNA polimerasi, il mediatore, fattori di trascrizione, coattivatori e corepressori. Il modello
dell’enhanceosoma e “colpisci e fuggi”. Il meccanismo della trascrizione da parte dell'RNA polimerasi II.
Trascrizione regolata dal trasporto nucleare e dalle vie di trasduzione del segnale.
Regolazione epigenetica dell’espressione. Modificazioni degli istoni, eucromatina e eterocromatina.
L’imprinting genomico. L’inattivazione del cromosoma X. Il controllo epigenetico degli elementi trasponibili.
Esclusione allelica e produzione di anticorpi.
Regolazione post-trascrizionale dei geni. Splicing dell’RNA. Modificazioni cotrascrizionali del pre-mRNA
nucleare. Splicing alternativo. “Trans-splicing”. “Editing” dell’RNA. Azioni di snRNA, snoRNA, miRNA e
siRNA. “Turnover” dell’RNA nel nucleo e nel citoplasma.
Traduzione. Struttura e assemblaggio dei ribosomi. Amminoacil-tRNA sintetasi. Il meccanismo di
traduzione: l'inizio, l'allungamento e la terminazione. Controllo traduzionale e post-traduzionale.
Organismi geneticamente modificati: il loro uso nella ricerca di base e applicata. L'uso degli organismi
transgenici come modelli per malattie. Farmaci prodotti con la tecnologia del DNA ricombinante: insulina e
ormone di crescita. Produzione di vaccini.
Analisi del genoma: tipizzazione del DNA. Il progetto Genoma Umano. Bioinformatica.
Biologia molecolare nella medicina del futuro: cancro e terapia genica. Scoperta di nuovi farmaci.
Testi di riferimento
•
Lizabeth A Allison. Fondamenti di biologia molecolare. Zanichelli.
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Appunti delle lezioni.
Altri testi consigliati:
•
James Watson, Tania Baker, Stephen Bell, Alexander Gann, Michael Levine e Richard Losick.
Biologia molecolare del gene. Zanichelli.
•
Bruce Alberts et al. Biologia molecolare della cellula. Zanichelli.
•
Robert F. Weaver. Biologia molecolare. The McGraw-Hill Companies.
