Biologia e Fisiologia Molecolare della Cellula

<p>Esame orale</p>

I prerequisiti per la frequenza del corso sono le conoscenze di biologia cellulare, molecolare, genetica fornite dai programmi più avanzati delle scuole superiori. L'anno di corso consigliato è il I anno del corso di studi ordinario della Scuola Normale Superiore di Pisa.

Questo programma esplora l'architettura della cromatina e il suo impatto sull'espressione genica. Si inizia con la composizione molecolare della cromatina, inclusi istoni e proteine non istoniche, e la struttura del nucleosoma. Il corso approfondisce la memoria epigenetica, in particolare nello sviluppo precoce e nell'eterocromatina centromerica, evidenziando il ruolo delle modificazioni istoniche e dei fattori di trascrizione pionieri. Successivamente, si coprono i principi del controllo dell'espressione genica (trascrizionale e post-trascrizionale) e le reti di regolazione genica. Si indagano anche i meccanismi molecolari della differenziazione cellulare e le strategie per rafforzare l'identità cellulare. Infine, il programma esamina la regolazione genica basata sull'RNA, l'influenza della conformazione della cromatina sull'espressione genica e come la riorganizzazione della cromatina orchestra i processi di sviluppo, concludendo con le tecniche analitiche all'avanguardia.

Dettaglio delle Lezioni:

• Lezione 1 - Architettura della Cromatina e Epigenetica: Composizione molecolare della cromatina (istoni, non istoniche), struttura e dinamica del nucleosoma. Scoperta dell'epigenetica tramite variegazione di posizione in Drosophila, lettori/scrittori di modificazioni istoniche, isolatori, diffusione dell'eterocromatina e fattori di trascrizione pionieri.
• Lezione 2 - Eterocromatina Centromerica e Memoria Epigenetica: Organizzazione nucleosomica dell'eterocromatina centromerica, meccanismi di memoria epigenetica nello sviluppo precoce, esperimenti di trasferimento nucleare in Xenopus e ruolo delle isoforme di Istone H3.
• Lezione 3 - Controllo dell'Espressione Genica: Principi fondamentali dell'espressione genica eucariotica, regolazione trascrizionale e post-trascrizionale, analisi di reti di regolazione genica, meccanismi di feedback e feed-forward.
• Lezione 4 - Meccanismi Molecolari della Differenziazione Cellulare: Basi genetiche della specializzazione cellulare, creazione di pattern di espressione tramite gradienti e soglie in Drosophila, controllo cooperativo e combinatorio della trascrizione, reti regolatorie e circuiti.
• Lezione 5 - Mantenimento della Memoria Cellulare: Meccanismi epigenetici e post-trascrizionali che rinforzano l'identità cellulare, controllo della maturazione dell'mRNA (splicing e poliadenilazione).
• Lezione 6 - Regolazione dell'Espressione Genica tramite RNA: Stabilità dell'RNA e regolazione mediata da RNA non codificanti, implicazioni evolutive dei microRNA nella corteccia cerebrale e studi di caso.
• Lezione 7 - Conformazione della Cromatina e Espressione Genica: Ruolo della cromatina nella regolazione genica, approcci storici e metodologie moderne di cattura conformazionale per studiare la cromatina interfasica.
• Lezione 8 - Riorganizzazione della Cromatina e Regolazione Genica: Interazioni tra cromatina e lamina nucleare durante la differenziazione cellulare, modifiche architetturali della cromatina nei processi di impegno e specializzazione cellulare.
• Lezione 9 - Posizionamento Cromosomico e Regolazione Tissutale: Dinamiche del movimento cromosomico, ruolo delle proteine transmembrana nucleari (NETs) nel posizionamento specifico dei cromosomi e nell'espressione genica regolata dal tessuto.
• Lezione 10 - Tecniche di Analisi Molecolare e Cellulare: Metodi per lo studio dell'espressione genica, isolamento e coltura cellulare, analisi molecolare e funzionale applicata a sistemi biologici.

Molecular Biology of the Cell

Bruce Alberts, Rebecca Heald, Alexander D. Johnson, David Morgan, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter

Editor W. W. Norton & Company