ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| FISIOLOGIA MOLECOLARE E CELLULARE | BIO/09 | LEZIONI | 48 |
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L’obbiettivo del corso è lo studio della fisiologia animale a livello molecolare e cellulare, con particolare attenzione agli aspetti spaziali e temporali. Compartimenti cellulari e microdomi. Composizione e funzione dei microdomini lipidici. Sfingolipidi: componenti strutturali e messaggeri. Smistamento di proteine. Endocitosi e esocitosi. Citoscheletro e motori molecolari. Aspetti locali, globali e ritmici della fisiologia cellulare: marcapassi e orologi circadiani.
Partecipazione alle discusioni durante le lezioni. Esame orale.
Partecipazione alle discusioni durante le lezioni. Esame orale.
Introduzione al corso. Compartimenti cellulari. Membrana. Mielina. Composizione. Funzione delle proteine mieliniche. Demielinizzazione: sclerosi multipla; malattia di Charcot-Marie-Tooth. Microdomini lipidici: struttura e funzione. Origine ed evoluzione del concetto di raft. Raft e caveole. Raft e trasmissione di segnali. Efrine e recettori delle efrine: segnali diretti ed inversi. Sfingolipidi semplici e complessi. Ruolo strutturale. Sfingolipidi come primi e secondi messaggeri. Ipotesi del reostato. Ruolo della Sfingosina-1-fosfato nell’apparato cardiocircolatorio e nel sistema nervoso. Azioni del FTY720 sul sistema immune e sul sistema nervoso. Applicazioni terapeutiche.
Ruolo dei lipidi nella formazione della barriera epidermica. Sfingolipidi complessi. Ruolo dei gangliosidi. Informazioni ottenute con topi knock-out. Sfingolipidosi.
Indirizzamento delle proteine al nucleo. Il complesso del poro nucleare. Segnali di localizzazione. Importine ed esportine. Ruolo di Ran nell’importazione e nell’esportazione di proteine.
Indirizzamento delle proteine alle diverse localizzazioni mitocondriali. Indirizzamento delle proteine ai perossisomi. Sindrome di Zellweger. Modificazioni delle proteine nel reticolo endoplasmico. Glicosilazione, formazione di ponti disulfuro, ripiegamento e controllo di qualità.
Traffico vescicolare. Attracco, ormeggio e fusione delle vescicole. Tecniche per lo studio della via secretoria. Stadi precoci e tardivi. Vescicole rivestite da COPI, COPII e clatrina. Malattie di deposito lisosomiali e scoperta del ruolo del mannosio-6-fosfato. Modificazione delle proteine nelle vescicole. Smistamento delle proteine di membrana nelle cellule polarizzate. Endocitosi mediata da recettore. Esempi. Assorbimento del colesterolo. Ipercolesterolemia familiare. Assorbimento del ferro.Formazione di endosomi multivescicolari. Meccanismo di gemmazione di HIV. Secrezione. Rilascio dei neurotrasmettitori. Rilascio quantico dei neurotrasmettitori. Riciclo delle vescicole sinaptiche. Identificazione e caratterizzazione delle proteine sinaptiche. Complesso SNARE e neurotossine tetaniche e botuliniche. Malattie che coinvolgono le sinapsi.
Microfilamenti e strutture di actina. Comportamento dinamico dei filamenti di actina. Ricambio a mulinello. Organizzazione delle strutture cellulari basate sull’actina: microvilli, filopodia, fibre da stress, ecc. Polimerizzazione della actina e movimento. Esempio: Listeria.
Distrofie muscolari. Distroglicanopatie. Miosine: motori proteici associati ai filamenti di actina. Trappola ottica e determinazione dell’ampiezza di passo e forza generata. Movimenti alimentati dalla miosina. Migrazione cellulare. Trasmissione di segnali e chemotassi. Ruolo di Cdc42, Rac e Rho. Saggio del monostrato ferito. Modelli: cheratociti migratori, D. discoideum, neutrofilo, cono di crescita
Microtubuli. Struttura e organizzazione. Centri organizzatori dei microtubuli. Comportamento dinamico. Ricambio a mulinello. Instabilità dinamica. Regolazione della struttura e del comportamento dinamico. Motori proteici associati ai microtubuli: chinesine e dineine.
Trasporto assonico. Movimento dei granuli di pigmento nei melanofori. Cilia e flagelli. Trasporto intraflagellare. Ruolo dei microtubuli nella mitosi.
Filamenti intermedi. Mutazioni delle lamine e cheratine. Coordinazione e cooperazione tra gli elementi citoscheletrici. Citoscheletro nei batteri. Giunzioni cellulari. Giunzioni nelle cellule epiteliali. Caderine e catenine. Desmosomi. Selettine e migrazione dei globuli bianchi. Giunzione gap. Connessine. Regolazione delle giunzioni gap. Ruolo di S1P e FTY720 nella permeabilità epiteliale.
Processi locali, globali e ritmici. Esempi: microdomini di calcio intracellulare, risposte globali, oscillazioni di calcio. Oscillatori citosolici e oscillatori di membrana. Funzioni di spark, sparklet, syntilla, puff e onde globali ecc. di calcio nell’esocitosi, nella chemiotassi, nella contrazione e nel rilasciamento di diversi tipi cellulari. Onde di calcio intercellulari. Decodifica delle oscillazioni. Esempio del modo integrativo: NFAT.
Ritmi circadiani. Orologi del nucleo soprachiasmatico e orologi periferici. Meccanismo molecolare dell’orologio circadiano nei vertebrati e meccanismo molecolare dell’orologio nella Drosophila. Oscillatore citosolico del calcio nel nucleo soprachiasmatico. Cronofarmacologia. Disturbi del ritmo circadiano. Orologio circadiano e compensazione della bussola durante la migrazione delle farfalle Monarca.
Altri esempi di oscillatori citosolici. Oscilattori citosolici negli astrociti. Communicazione neurone-astrocita. Sincronizzazione dei neuroni. Onda di calcio nell’astrocita globale e regolazione del flusso ematico cerebrale. Contributo dell’endotelio e della cellula muscolare liscia.Oscillazioni calcio nelle cellule interstiziali di Cajal. Pacemaker nell’apparato gastrointestinale.
Oscillatori di membrana. Pacemaker cardiaco. Oscillatori di membrana nell’utero e nelle cellule che secerneno ipotalamiche secernenti prolattina. Sincronizzazione delle cellule che rilasciano ossitocina. Ipertrofia cardiaca: meccanismo.
Nuovi aspetti: ruolo degli astrociti e degli emicanali nella sensibilità alla CO2. Ipossia. Ruoli dell’ HIF nella risposta all’ipossia.
Omeostasi del calcio. Ormoni che regolano il livello del calcio. Rilascio del paratormone. Calcitonina. Vitamina D3. Meccanismi di azione (genomico e non genomico) della vitamina D3. Vitamina D3 e riassorbimento di calcio nell’epitelio renale e intestinale. Ruolo della vitamina D3 nel sistema immune e nel sistema nervoso. Equilibrio formazione-riassorbimento osseo; ruolo delle efrine e i loro recettori. Maturazione e funzionamento degli osteoclasti. Chemiotassi dei preosteoclasti: ruolo delle citochine e della S1P. Osteoblastogenesi
http://www.cellsignallingbiology.org/csb/
esame orale
