BIOLOGIA MOLECOLARE CON ELEMENTI DI BIOINFORMATICA

Il laureato in BCM, con l’insegnamento di BIOLOGIA MOLECOLARE CON ELEMENTI DI BIOINFORMATICA utilizza le conoscenze di base in ambito biomolecolare acquisite con la laurea di primo livello, che ne sono un pre-requisito, per stimolare la capacità di comprensione dell'approccio sperimentale. Nella prima parte del corso viene data enfasi, in modo sistematico, alle potenzialità e alle applicazioni della Bioinformatica nello studio delle macromolecole biologiche acidi nucleici e proteine. Nella seconda parte del corso, prendendo spunto da una tematica biologica trattata nel laboratorio del docente, viene mostrato ed insegnato agli studenti la progressione della conoscenza scientifica attraverso gli strumenti e la logica della ricerca biomolecolare sperimentale. Al termine del corso, le capacità di applicare le conoscenze e comprensione degli studenti emergeranno dalla abilità acquisista nell' utilizzo di molti strumenti di analisi bioinformatica presenti sul web in piena autonomia e dalla abilità di progettare e sviluppare un approccio sperimentale nell'ambito della Biologia Molecolare per rispondere alle problematiche della ricerca scientifica. A tal fine gli studenti verranno quindi stimolati nella loro autonomia di giudizio e abilità comunicativa attraverso il confronto con gli altri colleghi ed all'interlocuzione con il docente durante le lezioni, le esercitazioni.

La modalità di insegnamento consiste in lezioni frontali ed esercitazioni

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Conoscenze di Biologia Molecolare

Frequenza delle lezioni obbligatoria per almeno il 60%, così come previsto dal Corso di Laurea in cui è inserito l'insegnamento

Prima parte del corso: Bioinformatica. Banche Dati primarie e secondarie. Organizzazione delle entries nei database. NCBI ed EMBL ed i sistemi di retrieval Entrez ed SRS. Principi delle tecniche di allineamento di sequenze. Concetto di omologia e similarità. Attribuzione del punteggio ad un allineamento di sequenze utilizzo di matrici PAM e BLOSUM. Metodi di allineamento di sequenze: metodo della matrice a punti, algoritmi esaustivi ed euristici. Programmi di allineamento di sequenze globale e locale. Significato biologico dell’allineamento. Programmi di allineamento per lo screening di BD: FASTA e BLAST. Misura della significatività statistica di un allineamento. Significato biologico del multiallineamento. Metodi e programmi di multiallineamento di sequenze: programma ClustalW/Ω, T-coffe. Definizione e significato dei motivi funzionali proteici: sequenze consenso, pattern e profili. Metodi per generazione di profili. Banche dati di motivi (Pfam, Smart, PROSITE). Predizione della struttura secondaria delle proteine: metodi basati su caratteristiche chimico fisiche (DSSP, STRIDE), metodi statistici (Chou e Fasman), metodi di utilizzo di reti neurali (PHD, PSIPRED, JPRED). Metodi di determinazione della struttura 3D delle proteine. Banche dati PDB e di analisi di proteine quali Expasy e Swiss-Prot. Predizioni di struttura secondaria delle proteine. Predizioni di struttura 3D delle proteine: Homology modeling, Threading, Predizione Ab Initio. Introduzione alla Molecular Dynamics. Seconda parte del corso: Applicazione delle tecniche di Biologia Molecolare nello studio della famiglia di proteine mitocondriali VDAC in vitro ed in vivo. Progettazione e produzione di proteine ricombinanti per l’utilizzo nella ricerca e nelle applicazioni industriali: cellule ed organismi ospiti procariotici ed eucariotici, vettori di espressione, manipolazione del DNA, tecniche di mutagenesi, utilizzo di tags funzionali e di proteine fluorescenti, trasferimento del DNA ricombinante in cellule ospiti. Studio delle regioni regolative del DNA mediante sistemi di gene reporter e tecniche di interazione tra regolatori e specifici elementi di riconoscimento sul DNA. RNA regolatori dell’espressione genica: significato biologico, evidenze sperimentali, meccanismi d’azione. Generazione di organismi transgenici: significato ed utilità nel campo delle biotecnologie e nello studio di funzione di geni e proteine. Generazione di piante transgeniche: utilizzo di vettore binario e vettore cointegrato. Generazione di drosophile transgeniche: trasposizione mediata dall'elemento P e regolazione mediata da GAL4/UAS. Metodi di generazione di animali transgenici: utilizzo di vettori retrovirali, gene targeting per ricombinazione omologa, uso del sistema di ricombinazione sito-specifica cre-lox.

S. Pascarella, A. Paiardini -Bioinformatica; dalla sequenza alla struttura delle proteine- Zanichelli.
J.D.Watson, A.A.Caudy, R.M.Myers, J.A.Witkowski-DNA ricombinante-Geni e Genomi-Zanichelli.
J.W.Dale, M.v.Schantz, N.Plant-Dai Geni ai Genomi-principi e applicazioni della tecnologia del DNA ricombinante-EdiSES.
Materiale didattico aggiuntivo sarà fornito dal docente.

La modalità d'esame prevede una prova scritta alla fine del corso che sarà seguita da un esame orale. Tale modalità sarà quindi prevista solo ed esclusivamente per il primo appello disponibile dopo il corso delle lezioni e per gli studenti che avranno frequentato regolarmente raggiungendo la soglia minima di presenze. Per gli appelli successivi l’apprendimento verrà valutato mediante un esame solo ed esclusivamente orale.

La verifica dell'apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

I quesiti verteranno sugli argomenti e le esercitazioni svolte durante le lezioni.

Esempio: Data la proteina x identificare attraverso l'utilizzo delle banche dati la sequenza amminoacidica e nucleotidica del mRNA corrispondente