Codice insegnamento

4S008240

Crediti

6

Coordinatore

Linda Avesani

Lingua di erogazione

Italiano

Settore Scientifico Disciplinare (SSD)

AGR/07 - GENETICA AGRARIA

Moodle Seminari 0

L'insegnamento è organizzato come segue:

Obiettivi formativi

MODULO BIOLOGIA CELLULARE : - riconoscere la complessità della cellula eucariotica ed elencare i siti di produzione e di destinazione delle proteine con particolare enfasi sulla cellula vegetale; -definire i concetti di ”targeting” e “sorting” -descrivere i processi di formazione, selezione del carico, movimento e fusione delle vescicole nella cellula eucariotica; -individuare i diversi percorsi che le proteine devono compiere per giungere alla loro destinazione finale; -distinguere le diverse richieste di informazioni necessarie per l’indirizzamento di una proteina lungo la via costitutiva e lungo altri percorsi; -interpretare le modificazioni post-trasduzionali delle proteine lungo la via di secrezione nell’ottica del controllo di qualità; -acquisire un linguaggio scientifico appropriato per la materia in esame; -applicare le conoscenze acquisite a problemi pratici di ingegnerizzazione della cellula eucariotica. Laboratorio -preparare campioni vegetali freschi per l’osservazione al microscopio ottico a fluorescenza e al micrsocopio confocale; -utilizzare varie tipologie di microscopio ottico a fluorescenza: convenzionale, rovesciato, stereomicroscopio, microscopio confocale; -scegliere le proteine reporter e le sonde fluorescenti per marcare vari compartimenti sub-cellulari in base alla complementarietà degli spettri di emissione e alle facilities disponibili (tipi di microscopi e filtri); Bioreattori vegetali: -definire il concetto di “Molecular farming”; -distinguere fra sistemi di espressione stabile e transiente di proteine nei vegetali; -descrivere le maggiori applicazioni del molecular farming, inclusa la produzione di nanomateriali, di anticorpi e di vaccini; -discutere le varie strategie per l’ottimizzazione della produzione di proteine eterologhe in sistemi vegetali, incluse quelle basate sulla glico-ingegnerizzazione, e il loro ambito di applicazione; -valutare l’impatto delle varie strategie di “downstream processing” nel processo produttivo; -progettare sistemi di produzione di molecole di interesse medico ed industriale attraverso l’utilizzo delle piante. Laboratorio -progettare costrutti con diverse proteine reporter fluorescenti in grado di accumularsi in diversi comparti subcellulari; - realizzare costrutti con diverse proteine reporter fluorescenti in grado di accumularsi in diversi comparti subcellulari; -esprimere transientemente tali proteine nelle foglie della specie modello Nicotiana benthamiana; -analizzare la resa produttiva nei diversi approcci utilizzati mediante western blotting semi-quantitativo e valutare l’efficacia di ciascun approccio.

Programma

Modulo di biologia cellulare (Flavia Guzzo)
Lezioni frontali
-Pochi siti di sintesi, molte destinazioni: il traffico delle proteine nella cellula eucariotica, con particolare attenzione ai compartimenti ed organelli della cellula vegetale.
-Il traffico delle proteine lungo la via di secrezione (RE, GA, TGN, PM, V); targeting e sorting.
-I meccanismi del traffico vescicolare: formazione e fusione delle vescicole, loro controllo, selezione del carico.
-Le modificazioni delle proteine lungo la via di secrezione ed il controllo di qualità.
Laboratorio
-interpretazione degli spettri di emissione di proteine reporter e sonde molecolari fluorescenti per l’utilizzo in microscopia a fluorescenza e confocale;
-preparazione di materiale fresco vegetale per l’osservazione al microscopio ottico a fluorescenza e confocale ed utilizzo dei microscopi;
-osservazione di foglie di tabacco esprimenti in modo transiente proteine reporter fluorescenti con varie localizzazioni intracellulari, preparate nel modulo di laboratorio di “Bioreattori vegetali” e conferma dei compartimenti di accumulo mediante l’utilizzo di opportune sonde fluorescenti.

Modulo di Bioreattori (Linda Avesani)
Lezioni frontali:
-Introduzione al molecular farming, stato dell’arte, applicazioni e prospettive future.
-Sistemi di espressione stabile e transiente di proteine ricombinanti in sistemi vegetali.
-Le nanobiotecnologie per la produzione di nanomateriali in sistemi vegetali e loro applicazioni.
-Le piante nel molecular farming: bioreattori e sistemi per la somministrazione orale diretta.
-Strategie per ottimizzare la produzione di proteine eterologhe nei sistemi vegetali: del design del costrutto genico al targeting sub-cellulare.
-Il downstream processing nel molecular farming.
-La glico-ingegnerizzazione di sistemi vegetali per la produzione di proteine etrologhe con modifiche post-traduzionali ‘umanizzate’.
-Produzione in planta di molecole complesse: produzione di anticorpi in pianta.
-Esempi di proteine ricombinanti espresse nei sistemi vegetali (vaccini e anticorpi).
Laboratorio
-progettazione in silico di costrutti per l’espressione di proteine reporter fluorescenti in diversi compartimenti sub-cellulari;
-preparazione dei costrutti progettati nel punto precedente;
-trasformazione transiente utilizzando i costrutti realizzati in foglie della specie modello Nicotiana benthamiana;
-analisi della resa produttiva.

Modalità d'esame

-realizzazione di una relazione scritta sull’attività di laboratorio;
-esame orale sulle materie del corso.