Corso di biologia molecolare

Lezione 1 • Struttura e funzione degli acidi nucleici

Esamina le strutture primarie, secondarie e terziarie del DNA e dell'RNA e le loro implicazioni funzionali. Collega le caratteristiche strutturali ai ruoli biologici nell'immagazzinamento e nel trasferimento dell'informazione.

Lezione 2 • Organizzazione e compartimentalizzazione cellulare

Confronta l'architettura delle cellule procariotiche ed eucariotiche e le funzioni degli organelli. Stabilisce il contesto spaziale in cui avvengono i processi molecolari.

Lezione 3 • Introduzione alla genomica e alla proteomica

Introduce l'organizzazione del genoma, la densità genica e il concetto di proteoma. Inquadra la scala dell'informazione molecolare che gli studenti analizzeranno durante il corso.

Lezione 4 • Struttura e funzione delle proteine

Descrive i quattro livelli della struttura proteica e come il ripiegamento determini l'attività. Collega la chimica degli amminoacidi alla catalisi enzimatica e ai ruoli strutturali.

Lezione 1 • Fonti di danno al DNA e loro rilevamento

Cataloga i tipi di danno al DNA endogeno ed esogeno e i sensori che li rilevano. Fornisce le basi per comprendere la scelta della via di riparazione.

Lezione 2 • Macchinario ed enzimi della replicazione

Dettaglia i ruoli di elicasi, primasi, polimerasi e caricatori della pinza alla forcella. Collega la biochimica enzimatica alla velocità e all'accuratezza della replicazione.

Lezione 3 • Vie di riparazione del DNA

Confronta la riparazione per escissione di basi, per escissione di nucleotidi, dei mismatch e delle rotture a doppio filamento. Gli studenti distinguono i substrati delle vie e la rilevanza clinica dei difetti di riparazione.

Lezione 4 • Replicazione e mantenimento dei telomeri

Spiega il problema della replicazione terminale e le soluzioni basate sulla telomerasi. Collega la biologia dei telomeri all'invecchiamento cellulare e al cancro.

Lezione 1 • Poliadenilazione ed esportazione dell'mRNA

Tratta i segnali di taglio e poliadenilazione, l'aggiunta della coda di poly(A) e il macchinario di esportazione nucleare. Collega la maturazione dell'mRNA alla competenza traduzionale.

Lezione 2 • Allungamento e terminazione della trascrizione

Esamina la dinamica del complesso di allungamento, le pause e la terminazione intrinseca vs. fattore-dipendente. Collega la terminazione agli eventi di processamento dell'RNA a valle.

Lezione 3 • Macchinario della trascrizione eucariotica

Dettaglia l'RNA polimerasi II, i fattori generali di trascrizione e l'assemblaggio del complesso mediatore. Collega il macchinario basale all'espressione genica regolata.

Lezione 4 • Capping e splicing del pre-mRNA

Descrive l'aggiunta del cappuccio 5′, l'assemblaggio dello spliceosoma e la chimica del punto di ramificazione. Stabilisce come gli introni vengono rimossi e gli esoni uniti accuratamente.

Lezione 1 • Meccanismi di inizio della traduzione

Confronta l'inizio procariotico basato su Shine-Dalgarno con la scansione cap-dipendente eucariotica. Spiega come si ottiene la selezione del codone di inizio in ciascun sistema.

Lezione 2 • Il codice genetico e la biologia dei tRNA

Analizza la degenerazione del codice, l'appaiamento wobble e la fedeltà di caricamento del tRNA. Stabilisce il dizionario molecolare che collega le triplette nucleotidiche agli amminoacidi.

Lezione 3 • Allungamento, terminazione e riciclo

Dettaglia il rilascio di EF-Tu, la traslocazione, il riconoscimento del fattore di rilascio e il riciclo del ribosoma. Collega i cicli delle GTPasi all'accuratezza e alla velocità traduzionale.

Lezione 4 • Regolazione traduzionale e controllo di qualità

Tratta lo stallo del ribosoma, il decadimento no-go, il decadimento mediato da nonsenso e i repressori traduzionali. Collega la sorveglianza dell'mRNA all'integrità del proteoma.

Lezione 1 • Metilazione del DNA ed ereditarietà epigenetica

Tratta i pattern di metilazione CpG, gli enzimi DNMT e la metilazione di mantenimento vs. de novo. Spiega come gli stati epigenetici vengono propagati attraverso la divisione cellulare.

Lezione 2 • Struttura e rimodellamento della cromatina

Descrive l'organizzazione del nucleosoma, le varianti istoniche e i complessi di rimodellamento ATP-dipendenti. Collega l'accessibilità della cromatina all'output trascrizionale.

Lezione 3 • Regolazione trascrizionale procariotica

Esamina la logica dell'operone, i meccanismi di repressori e attivatori e l'attenuazione. Fornisce un modello trattabile per comprendere i principi regolatori prima della complessità eucariotica.

Lezione 4 • Reti di fattori di trascrizione eucariotici

Tratta le famiglie di domini di legame al DNA, i domini di attivazione e il controllo combinatorio. Spiega come le combinazioni di fattori di trascrizione generano un'espressione specifica per tipo cellulare.

Lezione 1 • RNA interagenti con PIWI e difesa del genoma

Spiega la biogenesi dei piRNA, l'amplificazione ping-pong e il silenziamento dei trasposoni nelle cellule della linea germinale. Collega i difetti della via dei piRNA all'instabilità del genoma.

Lezione 2 • Small interfering RNA e silenziamento genico

Distingue i siRNA endogeni dai trigger di dsRNA esogeni e spiega il taglio mediato da RISC. Collega l'RNAi alla difesa antivirale e alla formazione di eterocromatina.

Lezione 3 • RNA lunghi non codificanti e regolazione della cromatina

Tratta i meccanismi degli lncRNA, incluse le funzioni di impalcatura, esca, guida e RNA enhancer. Spiega l'inattivazione del cromosoma X come processo modello guidato da lncRNA.

Lezione 4 • Panoramica delle classi di RNA non codificanti

Esamina rRNA, tRNA, snRNA, snoRNA e le categorie di ncRNA regolatori per dimensione e funzione. Stabilisce un quadro di classificazione per le sezioni che seguono.

Lezione 1 • Strategie di clonaggio basate su PCR

Spiega la progettazione di primer per clonaggio direzionale, l'assemblaggio Gibson e i metodi Golden Gate. Consente la costruzione di inserti senza cicatrici e con precisione di sequenza senza enzimi di restrizione.

Lezione 2 • Costruzione di librerie genomiche e di cDNA

Dettaglia la costruzione di librerie da DNA genomico o mRNA, la normalizzazione e le strategie di screening. Collega la qualità della libreria al successo nell'isolamento genico e negli studi funzionali.

Lezione 3 • Enzimi di restrizione e ligazione del DNA

Tratta il riconoscimento degli enzimi di restrizione, i pattern di taglio e la ligazione di estremità compatibili. Stabilisce la logica fondamentale del taglia-e-incolla del clonaggio classico.

Lezione 4 • Sistemi di espressione e produzione di proteine

Confronta i sistemi di espressione batterici, di lievito, di insetto e di mammifero per resa e qualità della proteina ricombinante. Guida la selezione in base alle esigenze di ripiegamento, glicosilazione e scala.

Lezione 1 • Varianti di CRISPR e cassetta degli attrezzi ampliata

Tratta Cas12a, Cas13, editor di basi, prime editor e sistemi CRISPRi/CRISPRa. Espande la precisione e la portata dell'editing oltre gli approcci dipendenti dalla rottura a doppio filamento.

Lezione 2 • Meccanismo e progettazione di CRISPR-Cas9

Dettaglia l'architettura dei domini di Cas9, le regole di progettazione dell'RNA guida, i requisiti della PAM e il meccanismo di taglio. Consente agli studenti di progettare esperimenti di editing efficaci e specifici.

Lezione 3 • Genomica funzionale con screening CRISPR

Spiega gli screening pooled di librerie CRISPR genome-wide, la progettazione di librerie di sgRNA e l'analisi MAGeCK. Collega la progettazione dello screening alla scoperta della funzione genica e all'identificazione di bersagli farmacologici.

Lezione 4 • Principi dell'editing mirato del genoma

Introduce il concetto di nucleasi programmabili e la scelta della via di riparazione indotta dalla rottura del DNA. Inquadra la logica dei risultati di knock-out, knock-in ed editing di basi.