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E' richiesta la conoscenza approfondita dei contenuti dei seguenti corsi: Chimica Biologica, Biologia Molecolare, Genetica.

Per il modulo di Biologia Molecolare Avanzata sono previste sia lezioni teoriche (5 CFU, 40 ore) che esercitazioni pratiche in laboratorio svolte a piccoli gruppi (1 CFU, 8 ore). A supporto delle lezioni teoriche, nella piattaforma Moodle di Scienze vengono inseriti: materiale didattico, istruzioni e protocolli delle esercitazioni di laboratorio e schede di prenotazione per le esercitazioni di laboratorio.

Il modulo di Biologia Molecolare Avanzata si propone di fornire agli studenti gli strumenti per comprendere i meccanismi molecolari che portano alla regolazione dell'espressione genica ai diversi livelli con particolare attenzione a tutti gli eventi post-trascrizionali, nonché, approfondimenti di carattere tecnico riguardanti alcune delle metodologie più ampiamente applicate nell'analisi dell'espressione genica.

Attraverso le conoscenze acquisite lo studente sarà in grado di analizzare in maniera critica la letteratura scientifica e di applicare alcune tecniche di base per l’analisi dell’espressione genica.

Le esercitazioni di laboratorio nonché le discussioni sulle attività pratiche eseguite e sui risultati conseguiti contribuiranno a migliorare il grado di autonomia dello studente e la sua capacità di valutare criticamente dati scientifici. Inoltre l’esecuzione delle suddette esercitazioni in piccoli gruppi promuoverà le attività di coordinamento e la capacità comunicativa.
La preparazione di una presentazione Power-point ai fini dell’esame migliorerà nello studente la capacità di presentare e discutere la letteratura scientifica.

Contenuti (lezioni frontali 5 CFU, 40 ore):
Metodi per l'analisi dell'espressione genica: northern blotting, RT-PCR, protezione da RNasi. Real-time PCR. DNA microarray. RNA-Seq. Tecniche di next-generation sequencing. Geni reporter. Western blotting, analisi proteomica, spettrometria di massa, SILAC.
Analisi dell'interazione acidi nucleici-proteine: footprinting, probing chimico, cross-linking, ChiP-Seq. Analisi delle interazioni proteina-proteina: sistema del doppio ibrido e del triplo ibrido, GST-pull down. Analisi della traduzione: sistemi cell-free, toe-printing, profili ribosomiali, Ribo-Seq.
Mutagenesi sito-diretta. Knock-out e knock-down. Sistemi CRISPR-Cas.
I diversi livelli di regolazione dell'espressione genica.
Modificazioni epigenetiche: metilazione degli istoni e del DNA e rimodellamento della cromatina.
Regolazione a livello post-trascrizionale: “RNA binding proteins” e “RNA binding motifs”, maturazione dell'mRNA, poliadenilazione nucleare e citoplasmatica, splicing e splicing alternativo, trasporto nucleo-citoplasmatico degli mRNA, ipotesi dell’operone post-trascrizionale, traduzione, degradazione dell'mRNA, degradazione mediata da "nonsense", miRNA e siRNA.
Regolazione a livello post-traduzionale: stabilità e processamento di proteine.

Esercitazioni in laboratorio (almeno 1 CFU, 8 ore):
Estrazione di RNA da cellule eucariotiche in coltura; purificazione dell’RNA mediante cromatografia di affinità; determinazione della concentrazione dell’RNA purificato mediante analisi spettrofotometrica; Retrotrascrizione dell’RNA; amplificazione mediante PCR con primer specifici per mettere in evidenza eventi di splicing alternativo; separazione dei frammenti di cDNA mediante elettroforesi su gel di agarosio; analisi dei risultati.

Per quanto riguarda il modulo di Biologia Molecolare Avanzata la valutazione dell’apprendimento viene effettuata mediante un esame orale che prevede una presentazione Power-Point di un articolo scientifico fornito dal docente relativo a uno degli argomenti trattati durante il corso, e due domande su argomenti del programma. E', inoltre, richiesta la presentazione di una relazione scritta sulle esercitazioni di laboratorio svolte durante il corso.

Le domande della prova orale sono volte ad accertare la conoscenza e la comprensione da parte dello studente degli argomenti trattati durante le lezioni frontali, la presentazione Power-Point permetterà di valutare la capacità dello studente di presentare e discutere criticamente la letteratura scientifica nonché di valutare dei risultati sperimentali, mentre la stesura della relazione di laboratorio permetterà di valutare la capacità dello studente di comprendere ed eseguire alcuni tipi di esperimenti.

Il voto finale è attribuito in trentesimi. L’esame si intende superato quando il voto finale è uguale o maggiore a 18. È possibile l’assegnazione del massimo dei voti con lode (30 e lode).

Trattandosi di un corso integrato il voto finale viene attribuito valutando complessivamente i risultati ottenuti nei singoli moduli. Per il modulo di Biologia Molecolare Avanzata la presentazione Power-Point viene valutata con un punteggio compreso tra 0 e 24 mentre le risposte alle due domande e la relazione di laboratorio vengono valutate complessivamente con un punteggio compreso tra 0 e 6. La lode può essere attribuita quando il punteggio ottenuto raggiunga il valore di 30 e contemporaneamente lo studente abbia dimostrato, per entrambi i moduli, piena padronanza della materia e ottima capacità di esposizione.

Biologia molecolare del gene. J.D. Watson, T.A. Baker, S.P. Bell, A. Gann, M. Levine, R. Losick. Casa Editrice Zanichelli. VII edizione. 2015.
Biologia Molecolare. F. Amaldi, P. Benedetti, G. Pesole, P. Plevani. Casa Editrice Ambrosiana. II edizione. 2014.
Saranno inoltre forniti durante il corso articoli su specifici argomenti tratti da alcune delle principali riviste di Biologia Molecolare