Genetica e Biologia Molecolare - Genetics and Molecular Biology

Il corso sul ciclo cellulare mira a fornire conoscenze molecolari aggiornate per affrontare questi problemi. A tal fine il programma prevede due moduli: 1. Basi molecolari del ciclo cellulare e dei suoi checkpoint. 2. I meccanismi di divisione cellulare e la loro importanza nell'origine e nella terapia del cancro. MODULO 1. Basi molecolari del ciclo cellulare e dei suoi punti di controllo. Il motore del ciclo cellulare: concetti e percorsi Il ciclo cellulare al centro dei processi vitali. Il motore del ciclo cellulare e i livelli di controllo. Cicline, funzione e conservazione di molecole oscillatorie e checkpoint. Panoramica dei diversi meccanismi di regolazion: trascrizionali, post-trascrizionali e di proteolisi. Ingresso nel ciclo cellulare vs. quiescenza La proliferazione è spesso antagonista della differenziazione; la fase G0 e G1 sono fasi molecolarmente distinte; il punto di restrizione; le cicline di tipo D; la parte iniziale del ciclo cellulare è in gran parte sotto controllo trascrizionale; la famiglia delle proteine del retinoblastoma; i fattori di trascrizione E2F; gli inibitori delle chinasi ciclina-dipendenti. Ciclo cellulare nello spazio e nel tempo Il ciclo cellulare varia da organismo a organismo e da cellula a cellula. Modulazione del ciclo cellulare in base alle esigenze della cellula; cambiamenti nel ciclo cellulare durante lo sviluppo precoce della Drosophila; rigenerazione e sviluppo; rilevanza funzionale della poliploidia nella salute e nella malattia. Checkpoint di senescenza - quando le cellule invecchiano Tipi di arresto della senescenza; attivatori della senescenza; esempi di senescenza cellulare; meccanismi molecolari di arresto irreversibile; fenotipi associati alla senescenza, compresi i cambiamenti della cromatina e l'attivazione delle vie secretorie; cambiamenti nel microambiente dei tessuti; livello organismico; ESERCIZIO DI GRUPPO: Pleiotropia antagonista dell'invecchiamento umano - esplorare e spiegare. Replicazione del DNA, danno al DNA e sindromi dello sviluppo - Identificazione delle origini di replicazione del DNA; controllo epigenetico dei complessi di riconoscimento delle origini; esperimenti di fusione cellulare; complessi di pre-replicazione e loro attivatori; la regola dell'una e una sola volta per lo svolgimento delle origini del DNA; molti componenti interagiscono nell'iniziazione della replicazione del DNA; errori di licenza, iperplicazione e cancro; progressione attraverso la fase S; coesine; coesinopatie; condensine; la licenza del DNA è coordinata con la licenza del centrosoma. ESERCIZIO DI GRUPPO: Il DNA replicante è intrinsecamente fragile e possono verificarsi diversi tipi di danni - Presentare in dettaglio gli errori replicativi e i risultati. CRISPR e ingegneria del DNA ripetitivo Conferenza speciale e panoramica della ricerca: Evelyne Tassone (Laboratorio Giunta) MODULO 2. I meccanismi della divisione cellulare e la loro importanza nell'origine e nella terapia del cancro Cromatina, architettura nucleare e destino cellulare Organizzazione della cromatina, modificazioni degli istoni, architettura nucleare, laminazione, complesso della coesina Preparazione della segregazione cromosomica: Antefase, rottura dell'involucro nucleare e condensazione cromosomica. Anelli di feedback positivo nell'attivazione di Cdk1. Substrati citoplasmatici e nucleari. Ripristino della mitosi in base alle attività del ciclo cellulare. Condensazione cromosomica: struttura e ruolo della condensina e dei complessi di coesione. Risoluzione dei cromatidi fratelli e individualizzazione dei cromosomi. Rottura dell'involucro nucleare e disassemblaggio del poro nucleare. Preparazione della segregazione dei cromosomi: Assemblaggio dell'apparato mitotico e forze del fuso. Struttura dei microtubuli e loro instabilità dinamica. Proteine motrici dell'estremità inferiore e superiore. Le chinesine e la dineina nella formazione del fuso mitotico. Le diverse vie di assemblaggio del fuso mitotico. I cinetocori e il checkpoint dell'assemblaggio del fuso. Centromeri puntiformi e regionali. Determinazione epigenetica della funzione dei centromeri. Proteine costitutive del cinetocoro e assemblaggio del cinetocoro in mitosi. Interazioni microtubulo-cinetocoro: dalle interazioni laterali a quelle terminali. Attacchi microtubulo-cinetocore. Approcci genetici, di biologia cellulare e biochimici nella scoperta del checkpoint di assemblaggio del fuso. Il ruolo di APC/C nella promozione dell'anafase e la sua regolazione da parte della SAC. Formazione del complesso MCC. Interazioni cinetocoro-microtubulo, correzione degli errori e segregazione cromosomica. Interazioni errate cinetocoro-microtubulo e loro ruolo nella SAC. Scoperta e conseguenze degli attacchi merotelici. Il complesso CPC: struttura, localizzazione e substrati. Correzione degli errori dipendente da Aurora B e ruolo della tensione. Oscillazioni in metafase e movimento dei cromosomi in anafase. Uscita mitotica: molteplici meccanismi all'opera. Il complesso promotore dell'anafase: struttura, attivazione multistep, substrati precoci e tardivi. Il caso della ciclina A. Proteolisi regolata dall'anafase al G1. Licenza di replicazione. Contrasto delle attività di chinasi e fosfatasi all'uscita dalla mitosi. PP1 e PP2A nell'uscita mitotica. Riforma dell'involucro nucleare e dei pori nucleari. Inversione dell'individualizzazione dei cromosomi La mitosi come bersaglio terapeutico nel cancro. Inibitori dei microtubuli nella terapia del cancro: la complessità del destino cellulare dopo gli inibitori dei microtubuli. Lo slittamento mitotico e il modello delle reti concorrenti. Vie apoptotiche nelle cellule in arresto mitotico e ruolo di Myc. Altri bersagli mitotici. Induzione di alti livelli di instabilità cromosomica come strategia terapeutica. Stabilità del legame cinetocoro-microtubulo e terapia del cancro. ESERCIZIO DI GRUPPO: Discutete le origini della resistenza ai chemioterapici. Errore mitotico, aneuploidia, CIN e cancro. Le diverse fonti di errore mitotico: difetti del checkpoint e della coesione, attacchi merotelici, vie di amplificazione del centrosoma e tetraploidia. Effetti a breve termine dell'aneuploidia cromosomica. Cromotropia. Attivazione di P53 in seguito a missegregazione cromosomica. Aneuploidia e instabilità cromosomica e loro presenza nel cancro: studi cromosomici e genomici. Prove sperimentali del ruolo dell'instabilità cromosomica nel cancro. Modelli umani di instabilità cromosomica e predisposizione al cancro. Modelli murini di mutazioni nelle proteine mitotiche. Cambiamenti genomici e proteomici nelle cellule aneuploidi. Stress associati all'aneuploidia. ESERCIZIO DI GRUPPO: Disegnate il ciclo BFB nei dettagli. I checkpoint di integrità del DNA: risposta locale e globale e segnalazione al macchinario di ingresso mitotico. Tipi di danno al DNA; numerose vie di riparazione del DNA; organizzazione formale della risposta al danno al DNA; attori comuni nei checkpoint di replicazione e riparazione del DNA; mutazioni DNA-defettive e mutazioni checkpoint-defettive: L'Atassia Telangectasia (e il RAD9 del lievito) sono efficienti nella riparazione ma difettosi nel checkpoint; le chinasi ATM/ATR e i loro effettori a valle; i checkpoint di replicazione e riparazione del DNA: risposte locali e globali; i sistemi di checkpoint convergono sulla regolazione della ciclina B1. ESERCIZIO DI GRUPPO: Catalogare i tipi di danno al DNA con le relative risposte e vie di riparazione.

Laurea Triennale in Scienze Biologiche.

Lezioni in presenza

Esame orale con presentazione di un articolo da concordare con le docenti.

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