BIOLOGIA MOLECOLARE CON ELEMENTI DI BIOINFORMATICA

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1 DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOLOGICHE, GEOLOGICHE E AMBIENTALI Corso di laurea magistrale in Biologia sanitaria e cellularemolecolare Anno accademico 2017/ anno - Curriculum Biologia cellulare e molecolare BIOLOGIA MOLECOLARE CON ELEMENTI DI BIOINFORMATICA BIO/11-9 CFU - 2 semestre Docente titolare dell'insegnamento FRANCESCA MARIA GUARINO fguarin@unict.it Edificio / Indirizzo: Edificio 2-Cittadella Universitaria, V.le A.Doria n.6, Catania Telefono: Orario ricevimento: venerdì OBIETTIVI FORMATIVI 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 comprendere come esse possono guidare un approccio sperimentale. Nella prima parte del corso viene data enfasi, in modo sistematico, alle potenzialità e alle applicazioni della Bioinformatica. 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. Lo studente sarà in grado, al termine del corso, di utilizzare molti strumenti di analisi bioinformatica presenti sul web in piena autonomia. Avrà inoltre conoscenza delle grandi frontiere della ricerca biomolecolare nel campo della progettazione di molecole farmacologiche. Si sarà infine costruita una precisa idea delle problematiche e delle potenzialità della ricerca "al bancone" in Biologia molecolare. PREREQUISITI RICHIESTI Conoscenze di Biologia Molecolare FREQUENZA LEZIONI Frequenza delle lezioni obbligatoria per almeno il 60%, così come previsto dal Corso di Laurea in cui è inserito l'insegnamento

2 CONTENUTI DEL CORSO Prima parte del corso: Bioinformatica Programmi di allineamento di sequenze - programmi di allineamento globale e locale significato biologico dell allineamento - i programmi di allineamento nello screening di BD: FASTA e BLAST. Allineamento multiplo di sequenze programma Clustal W. Ricerca di pattern e motivi funzionali in sequenze nucleotidiche e proteiche. Cenni di evoluzione molecolare l orologio molecolare alberi filogenetici. Progetti Genoma implicazioni bioinformatiche strategie di sequenziamento annotazione risultati e finalità della genomica Tassonomia e classificazione delle proteine. - Metodi di determinazione della struttura 3D delle proteine - Banche dati PDB e MMDB - Altre Banche dati di rilievo nell'analisi delle proteine quali Expasy e Swiss-Prot - Predizioni di struttura secondaria delle proteine Predizione di proteine di membrana - Classificazione di motivi e dominii SCOP e CATH 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 del poro della membrana mitocondriale esterna VDAC: caratterizzazione del ruolo biologico delle isoforme e identificazione di residui amminoacidici e domini proteici coinvolti nella funzione di canale. Tecniche per lo studio della funzione di un gene: produzione di proteine ricombinanti e loro utilizzo nel campo della ricerca e nelle applicazioni industriali; tecniche di mutagenesi (mutagenesi sito-specifica, costruzione di chimere mediante PCR, gene assembly con PCR, mutagenesi per trasposizione); generazione di organismi transgenici (piante transgeniche mediante vettore binario e vettore cointegrato; animali transgenici transgenesi standard, gene targeting, transgenesi condizionale); RNA regolatori e silenziamento genico ( significato biologico e applicazioni); analisi dell espressione genica (real-time PCR, analisi di sequenze regolatorie, cdna microarray, oligonucleotidi microarray, array di proteine). TESTI DI RIFERIMENTO S. Pascarella, A. Paiardini -Bioinformatica; dalla. J.D.Watson, A.A.Caudy, R.M.Myers, J.A.Witkowski-DNA ricombinante-geni e 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. Vedi sito: PROGRAMMAZIONE DEL CORSO * Argomenti Riferimenti testi 1 * Progettazione e produzione di proteine ricombinanti 2 * Tecniche di mutagenesi per lo studio della funzione di un gene e/o di una proteina

3 3 * Caratteristiche strutturali e funzionali della proteina VDAC. Metodi di studio della funzione di canale della proteina mediante l utilizzo di membrane artificiali 4 * Produzione di proteine VDAC ricombinanti wildtype e mutanti 5 * Generazione di cellule e organismi transgenici mediante ricombinazione omologa, sitospecifica, trasposizione 6 * Identificazione del ruolo biologico delle proteine VDACs mediante lo studio in organismi transgenici 7 * RNA regolatori dell espressione genica: significato biologico, evidenze sperimentali, meccanismi d azione e applicazioni 8 * Tecniche per lo studio e l'analisi dell'espressione genica 9 * Studio dell'espressione delle isoforme VDACs e del loro ruolo biologico in modelli di colture cellulari Genomi- Genomi- 10 * Banche dati e sistemi di retrieval 11 * Matrici per lo studio di sequenze. Allineamenti tra sequenze e programmi usati 12 * Metodi e programmi per lo studio e l'analisi della struttura secondaria delle proteine 13 * Metodi e programmi per lo studio e l'analisi della struttura tridimensionale delle proteine * Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame. N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.

4 MATERIALE DIDATTICO Materiale didattico aggiuntivo sarà fornito dal docente. Vedi sito: oppure su Studium VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO La modalità d'esame prevede una prova scritta in itinere ed una 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. DATE DEGLI APPELLI 2 Febbraio Marzo Aprile Giugno Luglio Settembre Ottobre Novembre 2018 PROVE IN ITINERE La prova scritta in itinere è formulata in 30 quesiti a risposta multipla con 5 possibili risposte di cui solo 1 sarà corretta. Ogni quesito verrà valutato 2 punti se la risposta sarà corretta, -0,20 punti se la risposta non è corretta, 0 punti se non viene assegnata risposta. La durata complessiva dell esame sarà di 45 min. Il voto della prova scritta in itinere farà media con quello ottenuto per la prova finale. PROVE DI FINE CORSO La prova scritta finale è formulata in 30 quesiti a risposta multipla con 5 possibili risposte di cui solo 1 sarà corretta. Ogni quesito verrà valutato 2 punti se la risposta sarà corretta, -0,20 punti se la risposta non è corretta, 0 punti se non viene assegnata risposta. La durata complessiva dell esame sarà di 45 min. Il voto della prova finale farà media con quello ottenuto per la prova in itinere. Lo studente che avrà totalizzato un punteggio al di sotto di 13,5 non avrà superato l esame. Lo studente che avrà totalizzato un punteggio compreso tra 13,5 e 17,5 dovrà sostenere una prova orale obbligatoria allo scopo di migliorare e raggiungere un voto di almeno 18/30 per poter superare l esame. Lo studente che avrà totalizzato un punteggio pari o superiore a 18/30 potrà scegliere di registrare direttamente l esame oppure di sostenere la prova orale in modo da migliorare o al massimo mantenere il voto ottenuto.

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