Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"

Cenni sui meccanismi molecolari alla base della trasmissione elettrica e sinaptica delle cellule nervose. Cenni di Anatomia funzionale del Sistema nervoso centrale con particolare attenzione a: le aree corticali (sensorie, motorie e associative), i nuclei della base, l'amigdala, l'ippocampo e il sistema limbico. Analisi di alcune funzionalità controllate dal sistema nervoso e delle patologie a esse correlate: i riflessi spinali, la locomozione, la visione, il linguaggio, il sonno, la paura. La Memoria: Amnesie e studio delle differenti aree coinvolte nell'apprendimento nell'uomo. La modulazione sinaptica e l'apprendimento: modelli molecolari e comportamentali.

Lezioni del corso e articoli recenti su argomenti trattati su "didattica web". Alcuni temi potranno essere approfonditi su uno dei seguenti testi:
Purves et al. Neuroscience, Fifth Edition, published by Sinauer Associates
Kandel et al. Principles of Neural Science - published by McGraw-Hill, New York.
Disponibili anche per kindle.

La Biodiversità Umana nel Tempo e nello Spazio; Adattamento Umano Passato e Presente; Coevoluzione e coadattamento dei sistemi sociali e degli ecosistemi; Sistemi ecologici e sociali come sistemi adattativi complessi; Interazione Uomo-Ambiente; Interazione Geni-Cultura; Salute Ambientale; Geni, Ambiente e Malattie; Malattie Multifattoriali

Letture e materiale fornito a lezione

Sequenziamento del DNA. Dai metodi classici a quelli di nuova generazione. La filosofia shotgun. Il genoma umano. Diversità del genoma. Genomica comparata
Evoluzione e cambiamenti genomici. Genomica funzionale. Microarray, ChIP, DNAse hypersensitive sites. La distribuzione normale, tabelle di contingenza.
Identificazione delle regioni cromosomiche contenenti geni per caratteri quantitativi e complessi.

Lesk, Introduzione alla Genomica, Zanichelli. Capitoli scelti da Triola. Triola. Fondamenti di statistica, Pearson ed.; Withlock, Schluter. Analisi statistica dei dati biologici, Zanichelli

Applicazioni della biologia molecolare alla clinica di laboratorio: diagnosi mediante analisi del DNA. Diagnosi prenatale e biochimica pediatrica. Difetti congeniti del metabolismo. Esempi di malattie genetiche: distrofia muscolare di Duchenne (DMD), ipercolesterolemia familiare (FH), fibrosi cistica (CF), emocromatosi e porfirie. Ferro: metabolismo, carenza e sovraccarico. Altri elementi essenziali in tracce e relative patologie associate. Sistemi di difesa antiossidante e detossificante mediati dal glutatione. Le glutatione trasferasi, definizione, classificazione, meccanismo catalitico. Struttura e funzione, ruolo biologico e implicazioni patologiche. I marcatori tumorali.

Materiale fornito dal docente

Elementi del processo patologico. Concetto di eziologia e patogenesi.
Danno, morte cellulare e adattamento: iperplasia, ipertrofia, atrofia e metaplasia.
Malattie da accumulo di lipidi, proteine e glicogeno.
Amiloidosi.
Infiammazione acuta: eventi vascolari, reclutamento, attivazione e adesione cellulare, mediatori chimici e fattori che influenzano la reazione infiammatoria. Effetti sistemici dell’infiammazione. Esiti dell’infiammazione.
Infiammazione cronica: caratteristiche, cause, cellule coinvolte e mediatori. Infiammazione granulomatosa.
Aterosclerosi.
Rinnovo e riparo dei tessuti: rigenerazione tissutale, riparazione mediante guarigione, cicatrizzazione e fibrosi. Guarigione delle ferite cutanee.
Immunopatologia: HLA e malattie, reazioni di ipersensibilità (tipo I: allergia e anafilassi; tipo II: reazioni anticorpo-mediate; tipo III: malattie da immunocomplessi; tipo IV: ipersensibilità ritardata), malattie autoimmuni, immunodeficienze primarie e secondarie (HIV e morbillo)
Reazioni di rigetto dei trapianti.
Neoplasie: Neoplasie benigne e maligne. Epidemiologia e cause dei tumori. Carcinogenesi: agenti chimici, fisici e biologici (infezioni virali). Basi molecolari dei tumori. Oncogeni e geni oncosoppressori. Interazione dei tumori con i tessuti circostanti, invasione e metastatizzazione. Effetti della neoplasia sull’ospite e difese anti-tumorali.
Malattie linfoproliferative dei globuli bianchi e linfonodi: proliferazioni reattive e neoplastiche.
Malattie infettive: patogenesi microbica, trasmissione degli agenti infettivi. Evasione della risposta immunitaria dell’ospite. Risposta infiammatoria alle infezioni. Danno provocato dalla reazione immunitaria dell’ospite.
Tubercolosi
Malattie genetiche. Malattie mendeliane: malattie autosomiche dominanti e recessive, disordini X-linked. Disturbi dovuti ad alterazioni nella struttura e numero dei cromosomi .
Malattie metaboliche genetiche ed acquisite.
Diabete di tipo 1.
Alterazioni emodinamiche, malattia tromboembolica, infarto e shock.

Kumar Abbas Fausto
Robbins e Cotran - Le basi patologiche delle malattie. Patologia Generale.
Edizioni ElsevierMasson
Rubin - Strayer
Patologia Generale Rubin
PICCIN
Programma, slide, materiale didattico supplementare e comunicazioni disponibili in http://didattica.uniroma2.it/docenti/curriculum/2256-Carla-Montesano

Fondamenti – Struttura degli acidi nucleici ed espressione genica. Cellule e comunicazione cellula-cellula. I geni nelle famiglie e nelle popolazioni. Amplificazione e ibridazione degli acidi nucleici, clonaggio, metodi di analisi.
Elementi di genetica delle popolazioni - Citogenetica - Struttura e funzione dei cromosomi. Alterazioni del cariotipo. Ulteriori meccanismi di instabilità del genoma. Conseguenze a livello somatico e germinale di riordinamenti del cariotipo. Metodi citogenetici e molecolari per l’analisi del cariotipo umano (dr.ssa B. Gustavino). La variabilità genetica umana e le sue conseguenze Mappatura dei caratteri mendeliani, identificazione dei geni-malattia. Identificazione dei geni alla base delle malattie umane I test genetici negli individui e nelle popolazioni.
Cluster dei geni delle immunoglobuline e dei T-Cell Receptor, meccanismi di generazione della diversità delle Ig e dei TCR. Struttura e funzione delle molecole MHC, struttura del ’cromosoma’ MHC, significato evolutivo dell’esteso polimorfismo di questa regione. L’impatto sul genoma dell’addomesticamento degli animali e dei conseguenti cambiamenti alimentari: l’esempio della lattasi persistenza. Adattamenti genetici alla malaria

Strachan-Read. Genetica molecolare umana, 1^ ed. Zanichelli.

Sistematica e nomenclatura zoologica. Associazioni biologiche. Cicli di vita. Specificità parassitaria. Interazioni parassita-ospite e azione patogena dei parassiti. Malattie parassitarie di importanza medica. Lotta alle malattie parassitarie. Sistematica dei parassiti umani.
Parassitologia speciale:
Protozoi parassiti dell'uomo. Cestodi, Trematodi e Nematodi parassiti dell'uomo. Artropodi parassiti e principali vettori di parassitosi umane.

APPUNTI E MATERIALE FORNITO DURANTE LE LEZIONI

Definizione e proprietà delle interazioni deboli. Valutazione quantitativa del loro ruolo nella stabilità e nei processi di riconoscimento delle proteine. Maturazione delle proteine, il processo del “folding“, “unfolding“ e “misfolding“. Il problema del folding in vivo , i meccanismi di controllo. La topogenesi. Definizione dei principali domini strutturali. Sistemi di riconoscimento molecolare: a) Proteina-DNA: principali motivi di interazione con il DNA, b) Rimozione del superavvolgimento del DNA : Le topoisomerasi b) Anticorpo-antigene : caratteristiche delle proteine del sistema immunitario, c) enzima-substrato : le superossido dismutasi a Cu,Zn e le proteasi a serina. Caratteristiche strutturali di proteine di membrana coinvolte nel trasporto di ioni e metaboliti e loro principi di selettività.

Allo studente verrà fornito materiale didattico preparato dal docente ed articoli recenti di letteratura reperibili sul sito : http://structuralbiology.bio.uniroma2.it
Un utile testo di riferimento è
Proteins : Structures and Molecular Properties T. Creighton Freeman W H & Company.

Il metabolismo secondario delle piante. Terpeni, composti fenolici e alcaloidi: vie di biosintesi e ruolo fisiologico. Esempi di molecole di interesse farmacologico. I sistemi di difesa delle piante: basi genetiche dell'interazione pianta-patogeno. La biochimica delle reazioni di difesa. Organizzazione del genoma degli organismi vegetali. Studio della funzione di un gene. Genetica forward e genetica reverse. Mutagenesi chimica e fisica. Mutagenesi inserzionale. Analisi dell’espressione genica. Analisi in silico del trascrittoma. Dai geni alle proteine: il proteoma delle piante. Principali tecniche di analisi. Modificazioni post-traduzionali delle proteine. Meccanismi molecolari alla base della trasduzione di segnali ormonali: meccanismo d'azione dei principali ormoni delle piante.

Articoli scientifici, files multimediali e presentazioni powerpoint disponibili su didatticaweb

Biochimica redox dell’ossigeno, e gli enzimi coinvolti (ossidasi, ossigenasi, lipossigenasi, citocromo P450, NADPH ossidasi). Il ruolo delle specie reattive dell’ossigeno, antiossidanti naturali ed enzimi antiossidanti (superossido dismutasi, perossidasi, catalasi, reduttasi). Produzione e metabolismo dell’ossido nitrico. L’utilizzo di spettroscopie avanzate nella biologia, incluso la risonanza magnetica e metodi ottici per studi su cellule. Concetti emergenti della biochimica.

appunti e materiale fornito durante le lezioni

Concetto di staminalità, determinazione e differenziamento cellulare, Principali meccanismi molecolari che regolano il differenziamento, Regolazione della proliferazione cellulare, Differenziamento delle cellule cutanee , Differenziamento dei linfociti Differenziamento delle cellule muscolari , Esempi di differenziamento terminale, Riprogrammazione cellulare e medicina rigenerativa.
Meccanismi di morte cellulare, Necrosi, Apoptosi: meccanismo intrinseco e meccanismo estrinseco, Apoptosi indotta dallo stress del reticolo endoplasmatico, Autofagia, Necroptosi, Ruolo della morte cellulare nello sviluppo e nelle patologie.

Letture e materiale fornito a lezione

Struttura dei virus e loro classificazione. Tecniche di coltivazione, identificazione e titolazione dei virus. Genetica virale. Meccanismi molecolari alla base della replicazione dei virus. Interazioni virus-cellula ospite: alterazione delle vie di trasduzione del segnale e meccanismi di controllo dei processi di trascrizione e traduzione della cellula; danno cellulare e meccanismi patogenetici. Infezioni acute, lente e persistenti. Infiammazione e oncogenesi da virus. Strategie di moltiplicazione ed importanza nella patologia umana delle principali famiglie di virus animali. Virus emergenti. Viroidi e virusoidi. Interferenza virale. Molecole antivirali naturali e meccanismi di resistenza all'infezione. Farmaci antivirali. Nuovi approcci alla terapia e prevenzione delle infezioni virali. Vettori virali e loro utilizzo in biomedicina.

Acheson N.H. “Fundamentals of Molecular Virology” - Ed. Wiley 2011
Antonelli G., Clementi M. “Principi di Virologia Medica” Casa Editrice Ambrosiana, 2012
Cann A.J. “Elementi di Virologia Molecolare” - Casa Editrice Ambrosiana

Il corso è mirato all'approfondimento dei processi regolativi e dei meccanismi molecolari coinvolti nell'espressione genica degli eucarioti: regolazione trascrizionale, post-trascrizionale e traduzionale. Gli argomenti e gli esempi da trattare potranno in parte variare da un anno all'altro.
Il corso include seminari tenuti dagli studenti e discussione su articoli scientifici originali relativi agli argomenti trattati nelle lezioni.

Amaldi et al., Biologia Molecolare, Editrice Ambrosiana
Lewin, Il gene Edizione compatta, Zanichelli. Presentazioni delle lezioni e articoli originali saranno resi disponibili via web

Definizione di trasformazione neoplastica - Nomenclatura e classificazione dei tumori - I virus tumorali ad RNA - Gli oncogeni - I virus tumorali a DNA (Papilloma, Epstein-Barr) - Gli oncosoppressori - Il controllo del ciclo cellulare
Mutazioni GAIN/LOSS of FUNCTION - Meccanismi genetici di insorgenza ed eredità dei tumori - Mantenimento dell’integrità genomica – Epigenetica - La trasduzione del segnale nei tumori - I meccanismi molecolari della metastasi - Le basi molecolari per il trattamento dei tumori - I trials clinici - Le cellule staminali tumorali - Descrizione dei meccanismi molecolari operanti in alcune patologie modello: Retinoblastoma - Leucemia acuta promielocitica (APL) - Poliposi adenomatosa familiare (FAP) - Melanoma familiare – Medulloblastoma - Neoplasie endocrine multiple (le sindromi MEN)

I pdf delle lezioni ed una collezione di articoli in lingua inglese
sono a disposizione degli studenti.
Testo utile per consultazione: The biology of cancer (R.A. Weinberg, Garland Science)

Forze intermolecolari. Struttura di biopolimeri. Analisi conformazionale. Solvatazione ed effetti idrofobici. Transizioni ordine-disordine (Transizioni elica-coil in polipeptidi; processi di denaturazione di proteine). Processi di associazione: modello di Langmuir. Effetti cooperativi nei processi di associazione: Modelli di Hill e di Monod-Wyman-Changeux.

B. Pispisa Chimica Fisica Biologica (VI Edizione), Aracne Editore, Roma
C. R. Cantor, P. R. Schimmel Biophysical Chemistry voll. 1-3, Freeman Press
M. Venanzi, Appunti di lezione (Focal Point, Didattica web)

Biologia dei sistemi e proprietà emergenti. Esperimenti con una prospettiva genomica: interazioni tra proteine, silenziamento genico, letalità sintetica, localizzazione proteica, concentrazione proteica. Rappresentazione mediante grafi di informazione sull'associazione genica: Cytoscape. Integrazione di dati: Bayes, Fisher, reti neurali. Modellizazione di fenomeni biologici: sistemi di equazioni differenziali, modelli Booleani, automi cellulari.

Sito web: http://mint.bio.uniroma2.it/genetica/BiologiaSistemi/