67017 - BIOCHIMICA CELLULARE

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente acquisisce una visione sintetica ma aggiornata dei meccanismi biochimici responsabili di importanti processi cellulari, quali la localizzazione e il traffico intra-cellulare di proteine, la comunicazione inter-cellulare, la dinamica del citoscheletro e la morte cellulare. Lo studente è in grado di descrivere la struttura tridimensionale di proteine e correlarla a specifiche funzioni. Infine lo studente acquisisce alcune nozioni pratiche delle metodologie utilizzate per la purificazione ed analisi di proteine di interesse biologico.

Programma/Contenuti

Smistamento e trasporto delle proteine di secrezione: reticolo endoplasmico, apparato del Golgi e lisosomi

Il problema del ripiegamento delle proteine neosintetizzate; chaperons molecolari: struttura di Hsp70 e Hsp60/GroEl-GroEs. La via secretoria: reticolo ruvido e traslocazione co-traduzionale. Struttura di SRP e del suo recettore. Struttura del traslocone proteico SecY/61. Chaperons nell' ER. Glicosilazione delle proteine nel ER. Calnessina e calreticulina: meccanismo di controllo di qualità. Biosintesi dei fosfolipidi. Modificazioni covalenti lipidiche delle proteine. Proteine GPI. Meccanismi molecolari di gemmazione delle vescicole tra ER e Golgi: COPII: Sar1, Sec23-24 Sec31-13. Analisi comparata dei coatameri COPII, COPI e clatrina. Apparato del Golgi: glicosilazione delle proteine di secrezione, targetting di proteine ai lisosomi: il caso del Man6P; biosintesi degli sfingolipidi. Meccanismi molecolari della fusione: SNARE, NSF e SNAPs.

Il nucleo

Le membrane nucleari, struttura dei pori nucleari: le nucloporine. Importo di proteine nel nucleo: sequenza di localizzazione nucleare. Importine: struttura; le proteine Ran. Le esportine. Esportazione di mRNA e di subunità ribosomiali.

Biosintesi dei organelli (mitocondri e perossisomi )

Corredo genetico dei mitocondri, i nucleoidi. Presequenze e meccanismi di selezione delle proteine nella membrana mitocondriale esterna. Trasloconi nelle membrane degli organelli (TOM, TIM23 e TIM22, Oxa 1, SAM). Mia e Erv1. Cloroplasti: TOC e TIC. Perossisomi: funzione e biogenesi: le perossine, segnali di indirizzamento dele proteine nei perossisomi Pts1/Pts2. Assemblaggio dei perossisomi: Pex3 e Pex11. Import nella matrice: l'importomero.

Segnalazione cellulare

Generalità della segnalazione cellulare. I primi messaggeri: ormoni peptidici, non peptidici ed ormoni liposolubili (steroidei, tiroidei, etc). Recettori intracellulari e loro bersagli nucleari (HRE). Recettori di membrana o superficiali. Recettori a sette eliche transmembrana. Il recettore beta-adrenergico e sito di legame dell'agonista. Proteine G eterotrimeriche: struttura delle subunità, associazione alla membrana, meccanismo di attivazione, classificazione delle subunità alfa. Trasduzione del segnale nella visione, struttura dei coni e bastoncelli; nell'olfatto e nell'udito. I sistemi effettori: struttura di adenilato ciclasi e PKA, struttura delle fosfolipasi C, diversità tra le varie isoforme. I secondi messaggeri: cAMP e cGMP. Diacilglicerolo e IP3. Recettori tirosin chinasici: organizzazione molecolare, attivazione e modalità di segnalazione. I domini SH2 e SH3. Struttura di una proteina tirosin kinasi non recettoriale di tipo Src e sua attivazione. Struttura, attivazione e funzione di di Ras; vie di trasduzione delle MAP kinasi. Isoforme gamma delle fosfolipasi C. Inositolo trifosfato e depositi intracellulari di Calcio: recettori canali intracellulari. Calcio come secondo messaggero; calmodulina e CAM kinasi II. Il recettore per l'insulina: struttura e cascata di segnalazione. PI-3-chinasi e PTEN, oncogeni e oncosoppressori. I recettori delle citochine: le proteine JAK e STAT. Altre MAP chinasi: le JNK e p38. Attivazione di MAP chinasi da recettori 7TM. Le integrine: struttura e duplice modalità di segnalazione. Adesioni focali e emodesmosomi,. Attivazione di FAK/MAP. GTPasi della famiglia Rho. Trasduzione del segnale e citoscheletro.

Citoscheletro e motori molecolari

Organizzazione e biogenesi dei componenti del citoscheletro. Microfilalementi: struttura dell'actina e legame ATP-ADP, polarità dei filamenti,treadmilling, protine che legano actina, nucleazione dell'actina: struttura di formine e Arp2/3, ADF/cofilina e profilina.Fasci stretti, contrattili e reti. adesioni focali e fibre di stress. Filamenti intermedi. Struttura dei microtubuli e delle tubuline, polarità dei microtubuli, instabilità: ruolo della concentrazione di GTP-tubulina. Organizzazione cellulare e polarità.Organizzazione delle ciglia. I motori molecolari: caratteristiche comuni di miosine, kinesine e dineine: . Motori dei microtubuli: chinesine e dineine. Struttura della chinesina convenzionale, della dineina e della sua testa, modelli di movimento sui microtubuli.

Ciclo cellulare

Il ciclo cellulare come ciclo di attività delle cicline. Entrata e uscita dal ciclo cellulare. Modificazioni del DNA durante il ciclo cellulare. I punti di controllo del ciclo cellulare. Aspetti patologici di alterazioni del ciclo cellulare.

Apoptosi

Panoramica generale dei meccanismi di morte cellulare. Le caspasi come esecutrici dell'apoptosi meccanismo catalitico e regolazione. La via estrinseca dell'apoptosi. La via intrinseca dell'apoptosi. Le proteine della famiglia Bcl-2. 

Testi/Bibliografia

Gli argomenti trattati nel corso sono reperibili in vari libri:

B. Lewin: Cellule. Zanichelli 2008

C. Branden e J. Tooze, Introduzione alla Struttura delle Proteine, II Edizione, Zanichelli 2001

G.M. Cooper e R.E. Hausman, La cellula. Un approccio molecolare, Piccin, Padova, 2009

Berg, J.L. Tymoczko e L. Stryer,  Biochimica, V Edizione, Zanichelli 2008


Metodi didattici

Lezioni frontali

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame di fine sarà orale e avrà lo scopo di  valutare il raggiungimento degli obiettivi didattici:

- Conoscere le vie di maturazione e smistamento delle proteine con particoare riguardo al folding corretto delle proteine ed ai meccanismi del controllo di qualità

- Conoscere  i meccanismi di traffico vescicolare all'interno della cellula, le proteine essenziali per la formazione, per lo smistamento e per la fusione delle vescicole

- Conoscere la biogenesi, la funzione, i meccanismi di trasporto all'interno dei vari compartimenti cellulari (nucleo, perossisomi, apparato del Golgi, reticolo mitocondriale e mitocondri).

- Conoscere in dettaglio le vie di segnalazione cellulare indotte dai diversi tipi di molecole di segnalazione.

- Conoscere le varie fasi del ciclo cellulare e i meccanismi molecolari alla base della sua regolazione

- Conoscere i principali meccanismi di morte cellulare dalla necrosi alla morte cellulare programmata

 

Il voto finale sarà una media di almeno tre domande che toccheranno gli argomenti trattati nel programma, sarà valutata la capacità di collegare ed integrare i vari argomenti e si richiede una particolare attenzione alla terminologia scientifica utilizzata e alla esposizione corretta, fluente ed accurata.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore, PC

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Anna Maria Ghelli