Moduł 1 - Mechanizmy ekspresji genów

Zakończony podstawowy kurs biochemii, biologii komórki i genetyki.

przedmiot obowiązkowy

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (42 godz.):

- udział w wykładach - 15 h

- udział w ćwiczeniach - 15 h

- udział w konsultacjach -12 h

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (33 godzin):

- przygotowanie do zajęć i kolokwium - 33 h

Łącznie 75 godzin (3 ECTS).

W1: Opisuje złożone zjawiska i procesy przyrodnicze umożliwiające opisywanie procesów zachodzących w żywych organizmach - K_W01

W2: Ma pogłębioną wiedzę z dyscyplin kierunkowych umożliwiającą pracę badawczą i działania praktyczne w zakresie biotechnologii - K_W03

W3: Definiuje zadanie lub problem badawczy i dobiera właściwe metody eksperymentalne do ich rozwiązania - K_W04

W4: Zna zaawansowane techniki biochemiczne i molekularne stosowane w biotechnologii - K_W05

W5: Wybiera optymalne techniki molekularne i technologie wykorzystywane w badaniach materiału genetycznego - K_W16

U1: Stosuje zaawansowane metody i techniki biochemiczne i biologii molekularnej do rozwiązania zadania badawczego z dziedzin nauki właściwych dla studiowanego kierunku - K_U01

U2: Wybiera i właściwie przygotowuje materiał biologiczny w celu przeprowadzenia obserwacji i analiz chemicznych, pomiarów fizycznych, cytogenetycznych, biochemicznych czy z zastosowaniem narzędzi biologii molekularnej - K_U10

U3: Potrafi sformułować problem badawczy i sporządzić projekt umożliwiający jego rozwiązanie, K_U15

K1: Współpracuje w zespole na zasadach partnerskich, K_K02

K2: Jest świadomy postępu wiedzy w zakresie biologii molekularnej i biotechnologii, K_K04

K3: Jest zdolny do rzeczowej i krytycznej oceny poziomu własnej wiedzy i umiejętności, K_K07

Wykład

Ćwiczenia laboratoryjne

Celem zajęć jest przedstawienie słuchaczom aktualnej wiedzy dotyczącej wielopoziomowych mechanizmów regulujących ekspresję genów w żywych komórkach. Podczas zajęć laboratoryjnych studenci poznają techniki identyfikacji czynników cis i trans regulujących ekspresję genów u Eukaryota.

Podczas wykładów i zajęć laboratoryjnych realizowane będą następujące zagadnienia:

1. Podstawowa maszyneria transkrypcyjna: promotor podstawowy, kasety TATA, CAAT, GC, elementy cis i trans, wzmacniacze, wyciszacze, izolatory transkrypcji, techniki identyfikacji sekwencji promotora.

2. Regulacja ekspresji genów na poziomie: inicjacji transkrypcji, potranskrypcyjnym (obróbka i edycja RNA), transportu i stabilności RNA, inicjacji translacji, transportu białek i ich stabilności, potranslacyjnych modyfikacji białek.

3. Czynniki transkrypcyjne (TF) – struktura białek i domeny wiązania DNA (palce cynkowe, zamek leucynowy, motywy helix-loop-helix, helix-turn-helix, arkusz beta), mechanizmy aktywacji TF, klasyfikacja TF, bioinformatyczna identyfikacja miejsc wiązania TF, profile ekspresji TF, projekt ENCODE.

4. Udział chromatyny i jej modyfikacji w regulacji ekspresji genów.

5. Kontrola ekspresji genów przez szlaki transdukcji sygnałów. Rola sprzężeń zwrotnych w regulacji ekspresji genów. Rola receptorów jądrowych w włączaniu i wyłączaniu aktywności genów.

6. Organizacja, struktura i działanie genomu chloroplastowego i mitochondrialnego, i ich współdziałanie z genomem jądrowym podczas ekspresji genów.

7. Techniki analizy ekspresji genów (na poziomie mRNA i białka), systemy ekspresji genów, sieci genowe, bazy ekspresji genów.

Zajęcia laboratoryjne:

1. Izolacja i analiza sekwencji promotorowych zawierających elementy regulatorowe cis:

A. Izolacja wysokocząsteczkowego czystego preparatu DNA genomowego (gDNA),

B. Tworzenie bibliotek fragmentów trawionego gDNA,

C. Reakcje PCR z starterami adaptorowymi i specyficznymi (projektowanie),

D. Analiza produktów PCR (trawienie restrykcyjne, oczyszczanie z żelu, klonowanie, analizy in silco wyników sekwencjonowania).

2. Identyfikacja sekwencji intronowych wybranych genów– izolacja RNA, synteza cDNA, projektowanie starterów, PCR, elektroforeza, klonowanie DNA do wektora bakteryjnego, analiza in silico wyników sekwencjnowania.

1.Brown T.A. Genomy, PWN, 2018

2.Stryer L. Biochemia, PWN, 1999

3.Turner P., McLennan A., Bates A., White M. Biologia molekularna - krótkie wykłady, PWN, 2004

4.Węgleński P. Genetyka molekularna, PWN, 2006

5.Carlberg C., Molnar F. Mechanisms of Gene Regulation, Springer Netherlands, 2016

6.Perdew, G.H., Vanden Heuvel, J.P., Peters, J. M. Regulation of Gene Expression, 2007, Humana Press

7.Alberts B. Molecular biology of the cell, Garland Publishing, 1994.

8.Dąbrowski M., Kamińska B. Od wzorów ekspresji genów i motywów regulatorowych do predykcji i modelowania ekspresji genów — wyzwania i nadzieje, Kosmos, 58, 67-77, 2009

9.Materiały przygotowane przez prowadzących

Wykład - egzamin końcowy opisowy - K_W01, K_W04, K_W05

Zajęcia laboratoryjne - kolokwium opisowe - K_U01, K_U010 K_U015

Procent poprawnych odpowiedzi wymagany na ocenę: dostateczną - 55-60%, dostateczny plus - 61-70%, dobry - 71-80%, dobry plus 81-90%, bardzo dobry - 91-100% .

Nie dotyczy