1: MAINTENANCE OF GENOMA
The structure of the genome, the chromatin and the nucleosome. DNA replication. Mutations and DNA repair mechanisms.

2: THE EXPRESSION OF GENOME
RNA transcription. RNA processing. Translation

3: THE ADJUSTMENT OF THE INFORMATION FLOW
The regulation of transcription in prokaryotes. Regulation of transcription in eukaryotes.

Genomi 4, T.A. Brown Edises
Biologia e Genetica, De Leo et al. Edises
Biologia Molecolare Amaldi et al. Zanichelli

l corso si pone come obiettivo quello di fornire allo studente le conoscenze riguardanti lo studio della struttura, funzione e regolazione delle macromolecole biologiche, quali il DNA, l’RNA e le proteine focalizzando l'attenzione sulle vie biochimiche in cui sono coinvolte. In particolare, verranno affrontati i meccanismi alla base della replicazione e riparazione del DNA e quelli che controllano il flusso dell'informazione genetica dal DNA alle proteine, trascrizione e traduzione, e i relativi meccanismi di regolazione cellulare. In questo modo lo studente sarà in grado di comprendere e conoscere la struttura, la funzione e l'attività delle macromolecole biologiche, e delle vie coinvolte nella regolazione e controllo del flusso dell’informazione biologica.

Non esiste alcuna propedeuticità sebbene è necessario aver acquisito conoscenze di base di chimica generale e biologia.

l corso è organizzato in lezioni frontali con supporto informatico (Power Point) e cartaceo (documenti, lavori scientifici in pdf).

La verifica dell'apprendimento avverrà tramite colloquio orale. Le domande riguarderanno gli aspetti di base e principali della biologia molecolare. Pertanto, i quesiti risulteranno specifici per valutare le conoscenze fondamentali dell’argomento. Lo studente dovrà dimostrare di conoscere gli aspetti chiave della struttura, della funzione e della regolazione delle macromolecole biologiche, come il DNA, l'RNA e le proteine. Verranno analizzate le capacità dello studente di discutere su questi punti e l’abilità nello stabilire possibili connessioni. Il voto si esprima in trentesimi, partendo da un minimo di 18 fino ad un massimo di 30/30 e lode.

Struttura del DNA
Le molecole di DNA hanno una tipica composizione in basi. Solitamente il DNA è una doppia elica destrorsa. Il DNA adotta diverse forme di elica. Caratteristiche fisiche della molecola di DNA : denaturazione e rinaturazione.
Struttura dell’RNA
Le molecole di RNA hanno una tipica composizione in basi. RNA World: mRNA, tRNA, rRNA, piccoli RNA ed altri RNA.
La replicazione del DNA.
Esperimento di Meselson e Stahl. Caratteristiche generali della duplicazione del DNA. Replicazione nei batteri. La struttura e il ruolo biologico delle differenti DNA polimerasi procariotiche. Attività esonucleasica della DNA polimerasi III: la correzione delle bozze. La replicazione negli eucarioti. La struttura e il ruolo biologico delle differenti DNA polimerasi eucariotiche. Antigene nucleare di proliferazione cellulare (PCNA) collegamento tra duplicazione e ciclo cellulare. Telomeri e telomerasi: il problema delle estremità nel genoma eucariotico.
Mutazioni e meccanismi di riparo del DNA.
Tipi di mutazioni. Mutazioni spontanee: errori della duplicazione, tautomeria delle basi, espansioni di triplette. Mutazioni indotte: agenti chimici, agenti fisici. Agenti chimici: Analoghi di basi, agenti deaminanti, agenti alchilanti e agenti intercalanti. Agenti fisici: radiazioni UV, radiazioni ionizzanti, il calore. Sistemi di Riparo: riparazione diretta, riparazione per escissione di basi e di nucleotidi, riparazione dei mismatch, riparazione per ricombinazione. Meccanismo SOS.
La trascrizione dell’RNA.
Caratteristiche generali della trascrizione. La struttura del promotore procariotico. Trascrizione nei batteri. RNA polimerasi procariotica e l’importanza dei fattori sigma. Terminatori intrinseci e la proteina rho. Maturazione degli RNA nei batteri. La trascrizione negli eucarioti. Caratteristiche e struttura delle RNA polimerasi eucariotiche: confronto tra i promotori eucariotici. Il complesso di inizio ed il ruolo dei fattori generali della trascrizione negli eucarioti.
Maturazione e modifiche dell’RNA messaggero : sequenze segnale, capping, splicing e splicing alternativo, self-splicing e poliadenilazione. Editing
Maturazione degli RNA ribosomiali e transfer. Modifiche post-trascrizionali degli rRNA e tRNA. La degradazione dell’RNA.
Proteine
Le tappe della biosintesi delle proteine: il codice genetico e le sue caratteristiche, ruolo di tRNA, aminoacil-tRNA sintetasi, fattori di inizio, elongazione e rilascio in procarioti ed eucarioti. Inibitori della sintesi proteica.
Modifiche post-traduzionali (ripiegamento proteico, taglio proteolitico, modificazione chimica e splicing delle inteine), smistamento e degradazione delle proteine (il sistema ubiquitina-proteosoma).
Regolazione dell’espressione genica
Regolazione dell’espressione genica in procarioti: l’esempio degli operoni lattosio e triptofano.
Regolazione dell’espressione genica negli eucarioti: l’esempio dell’RNA antisenso ed il meccanismo dell’interferenza da RNA (siRNA).