SCIENZE BIOLOGICHE, GEOLOGICHE E AMBIENTALIBiologia Sperimentale e ApplicataAnno accademico 2023/2024

9796058 - BIOLOGIA MOLECOLARE E DELLA NUTRIZIONE

Docente: Vito Nicola DE PINTO

Risultati di apprendimento attesi

Acquisire conoscenze approfondite sui meccanismi molecolari implicati nella regolazione dell’espressione genica nell’uomo, con particolare riferimento al comportamento alimentare e all’azione dei nutrienti nel controllo delle vie di trasduzione del segnale e nell’insorgenza di patologie metaboliche multifattoriali. Il corso inoltre intende fornire le basi per la comprensione dei meccanismi molecolari attraverso cui l’organismo umano utilizza i nutrienti al fine di produrre l’energia necessaria a svolgere le normali funzioni biologiche. In aggiunta, si propone di illustrare i meccanismi molecolari legati all’azione degli ormoni e dei nutrienti sulle modificazioni epigenetiche e l’espressione genica.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

La modalità di insegnamento consiste in lezioni frontali.

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.

Prerequisiti richiesti

Conoscenza della Biologia molecolare

Frequenza lezioni

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

Contenuti del corso

La trasduzione del segnale dallo stimolo esterno all’espressione genica. Le cascate del segnale in risposta a nutrienti, fattori di crescita, segnali di stress, variazioni di metaboliti intracellulari. Trasduzione del segnale e attivazione della regolazione genica mediata dai recettori di membrana (accoppiati a proteine G, tirosin-chinasici): meccanismo di azione e fattori della trascrizione genica coinvolti. La trasduzione del segnale mediata dal glucagone, insulina e controllo dell’omeostasi del glucosio. La via di regolazione della crescita, proliferazione, sopravvivenza cellulare. Trasduzione del segnale mediata dai recettori intracellulari e attivazione della regolazione genica: meccanismo di azione e fattori di trascrizione genica coinvolti. La via di regolazione della crescita, del metabolismo e dell’omeostasi cellulare. Gli interferenti endocrini che legano i recettori nucleari.

Elementi di bioenergetica molecolare. Regolazione dell’equilibrio energetico cellulare in risposta alle disponibilità dei nutrienti. Richiesta energetica e spesa energetica ottimale. Il mitocondrio come centrale di regolazione dell’omeostasi energetica. Modulazione dell’attività di specifici fattori di trascrizione e coattivatori implicati nel metabolismo.

Meccanismi di modificazione della cromatina, dei complessi istonici e del DNA implicati nel controllo dell’espressione genica. Ruolo della metilazione del DNA. Effetti dei nutrienti sulle modificazioni epigenetiche e sull' espressione genica. Meccanismi molecolari legati alla dieta coinvolti nell'insorgenza e/o la prevenzione di patologie. Nutrienti e RNA non codificanti: sintesi e azione. Alimenti geneticamente modificati e loro tracciabilità molecolare nella filiera agroalimentare. Metodi bioinformatici e sperimentali di identificazione dei fattori di trascrizione e delle sequenze regolatrici e delle modificazioni della cromatina.

Testi di riferimento

Arienti G., IV edizione, Basi Molecolari della Nutrizione, Piccin

Alberts B. et al, VI edizione, Biologia Molecolare della cellula, Zanichelli

Latchman D.S., 2nd edition, Gene control, Garland Science

Lehninger ultima ediz; Nichols DG, Ferguson S - Bioenergetics 4th ed 2014 Academic Press ed edizioni successive

“Biologia molecolare” di J. Zatlanova, Ediz. Zanichelli

“Biologia molecolare del cancro” di L. Pecorino, Ediz. Zanichelli

“Biologia molecolare del gene” di J. Watson, VII Ediz. Zanichelli

Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1La trasduzione del segnale dallo stimolo esterno all’espressione genica in risposta ai nutrienti, fattori di crescita, segnali di stress, variazioni intracellulari di metaboliti. Alberts B. et al, VI edizione, Biologia Molecolare della cellula, Zanichelli; Arienti G., IV edizione, Basi Molecolari della Nutrizione, Piccin
2I meccanismi molecolari della regolazione e dell’espressione genica mediati dai fattori di trascrizione (es.: PPAR, SREBs, LXR, C/EBPs, RXR) coinvolti nella risposta alla disponibilità di nutrienti (carboidrati, acidi grassi, proteine, vitamine) Latchman D.S., 2nd edition, Gene control, Garland Science, Articoli da riviste scientifiche indicati dal docente
3Metodi bioinformatici (es.:uso di UCSC Genome browser, ENCODE, GTXs, MethBank, Genomatix, JASPAR, UniBind) e sperimentali (es.:ChIP, EMSA, gene reporter assay, DNA pull-down assay) per l’identificazione dei fattori di trascrizione e delle rispettive sequenze di regolazione sul DNA Latchman D.S., 2nd edition, Gene control, Garland Science, Articoli da riviste scientifiche indicati dal docente
4Rapporti tra energia biologica e nutrizione. Il bilancio energetico degli organismi viventi. Il destino finale dei nutrienti è nel mitocondrio. La gestione dell’energia di origine alimentare avviene nel mitocondrio. Il metabolismo energetico. Richiesta energetica e spesa energetica ottimale. Il mitocondrio come centrale di regolazione dell’omeostasi energetica Lehninger ultima ediz; Nichols DG, Ferguson S - Bioenergetics 4th ed 2014 Academic Press ed edizioni successive
5Effetti dei nutrienti sulle modificazioni della cromatina e sull’espressione genica: Metilazione del DNA e isole CpG. Rimodellamento della cromatina: modificazioni degli istoni; azione dei “complessi di rimodellamento”; sostituzioni di varianti istoniche. Silenziamento epigenetico e imprinting. Tecniche d’analisi della metilazione del DNA. “Biologia molecolare” di J. Zatlanova, Ediz. Zanichelli; Articoli da riviste scientifiche indicati dal docente
6Meccanismi molecolari pro- e anticancerogeni dei costituenti della dieta; chemioprevenzione con cibi “migliorati”; l’azione dei microcostituenti di frutta e verdura sulla regolazione genica; l’effetto delle carenze nutrizionali e dell’obesità “Biologia molecolare del cancro” di L. Pecorino, Ediz. Zanichelli; Articoli da riviste scientifiche indicati dal docente
7Nutrienti ed RNA non codificanti: Meccanismi di regolazione genica di miRNA e siRNA “Biologia molecolare del gene” di J. Watson, VII Ediz. Zanichelli; Articoli da riviste scientifiche indicati dal docente
8Alimenti geneticamente modificati: Elementi di ingegneria genetica applicati alle piante alimentari; OGM e loro tracciabilità molecolare nella filiera agroalimentare Arienti G., IV edizione, Basi Molecolari della Nutrizione, Piccin; Articoli da riviste scientifiche indicati dal docente

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

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.

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

I quesiti verteranno sugli argomenti svolti durante le lezioni.

Es: - Meccanismo di azione del fattore di trascrizione CREB.

- In che modo i nutrienti possono agire da agenti chemiopreventivi?


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