Regulation of gene expression
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | 1400-215REG |
Kod Erasmus / ISCED: |
13.104
|
Nazwa przedmiotu: | Regulation of gene expression |
Jednostka: | Wydział Biologii |
Grupy: |
Przedmioty DOWOLNEGO WYBORU Przedmioty obieralne na studiach drugiego stopnia na kierunku bioinformatyka Przedmioty specjalizacyjne, BIOTECHNOLOGIA, BIOTECHNOLOGIA MOLEKULARNA, II stopień |
Punkty ECTS i inne: |
3.00
|
Język prowadzenia: | angielski |
Kierunek podstawowy MISMaP: | biologia |
Rodzaj przedmiotu: | fakultatywne |
Założenia (opisowo): | Znajomość podstawowych zagadnień związanych z różnymi poziomami regulacji działania genów u Eukariota i Prokariota. |
Tryb prowadzenia: | w sali |
Skrócony opis: |
Omawiane będą wszystkie poziomy regulacji ekspresji genów u Eukariota i Prokariota: struktura chromatyny, piętno genomowe, transkrypcja, splicing pre-mRNA, modyfikacje RNA, transport RNA i stabilność RNA, oraz translacja, modyfikacja, zwijanie i degradacja białek. Ponadto zostaną poruszone kwestie udziału czynników, enzymów, kompeksów, struktury RNA i niekodujących cząsteczek RNA w regulacji ekspresji genów. Na koniec przedstawione zostanie znaczenie procesów alternatywnych (inicjacja transkrypcji, splicing, inicjacja translacji) dla różnorodności transkryptomu i translatomu. |
Pełny opis: |
1. Etapy regulacji ekspresji genów u Prokariota, wstępne porównanie z analogicznymi procesami u Eukariota. Wzajemne zależności różnych poziomów ekspresji genów. 2. Transkrypcja. Znaczenie struktury chromatyny w regulacji ekspresji genów. Struktury subjądrowe, budowa nukleosomu, histony i ich modyfikacje (czynniki remodelujące chromatynę). Rola stanów chromatyny, euchromatyny i heterochromatyny, w transkrypcji. Maszynerie transkrypcyjne polimeraz I, II i III, czynniki transkrypcyjne, mechanizmy regulacji transkrypcji. Transkrypcyjne wyciszanie ekspresji genów. 3. Dojrzewanie RNA, porównanie u Prokariota i u Eukariota. Terminacja transkrypcji polimeraz RNA. Splicing pre-mRNA: mechanizm katalityczny (porównanie z samowycinającymi się intronami), przebieg procesu, budowa splajsosomu, splajsosom główny i poboczny. Aspekt współtranskrypcyjnej asocjacji kompleksów splicingowych i powiązania splicingu z transkrypcją i formacją końca 3’. Znaczenie alternatywnego splicingu w procesach rozwojowych i odpowiedzi na czynniki środowiskowe. Kompleksy białkowe, enzymy i czynniki zaangażowane w dojrzewanie RNA. 4. Pozostałe procesy dojrzewania: modyfikacje RNA, redagowanie RNA, trans-splicing. 5. Lokalizacja białek i RNA w komórce. Eksport RNA. Budowa i skład porów jądrowych (NP). Ścieżki eksportu różnych klas RNA. Przygotowanie cząsteczek RNA do eksportu: dojrzewanie końca 3’, tworzenie kompleksów rybonukleinoproteinowych (RNP) kompetentnych do eksportu. Przebieg eksportu, remodelowanie cząstek RNP, pierwsza runda translacji. Skutki upośledzenia eksportu. 6. Rozkład RNA, część I. Podstawowe ścieżki i mechanizmy. Enzymy, czynniki i kompleksy białkowe zaangażowane w degradację RNA. Rodzaje i regulacja procesów rozkładu różnych klas cząsteczek. 7. Rozkład RNA, część II. Specyficzne procesy rozkładu RNA na konkretnych przykładach. Cytoplazmatyczna i jądrowa kontrola 1. Etapy regulacji ekspresji genów u Prokariota, wstępne porównanie z analogicznymi procesami u Eukariota. Wzajemne zależności różnych poziomów ekspresji genów. 2. Transkrypcja. Znaczenie struktury chromatyny w regulacji ekspresji genów. Struktury subjądrowe, budowa nukleosomu, histony i ich modyfikacje (czynniki remodelujące chromatynę). Rola stanów chromatyny, euchromatyny i heterochromatyny, w transkrypcji. Maszynerie transkrypcyjne polimeraz I, II i III, czynniki transkrypcyjne, mechanizmy regulacji transkrypcji. Transkrypcyjne wyciszanie ekspresji genów. 3. Dojrzewanie RNA, porównanie u Prokariota i u Eukariota. Terminacja transkrypcji polimeraz RNA. Splicing pre-mRNA: mechanizm katalityczny (porównanie z samowycinającymi się intronami), przebieg procesu, budowa splajsosomu, splajsosom główny i poboczny. Aspekt współtranskrypcyjnej asocjacji kompleksów splicingowych i powiązania splicingu z transkrypcją i formacją końca 3’. Znaczenie alternatywnego splicingu w procesach rozwojowych i odpowiedzi na czynniki środowiskowe. Kompleksy białkowe, enzymy i czynniki zaangażowane w dojrzewanie RNA. 4. Pozostałe procesy dojrzewania: modyfikacje RNA, redagowanie RNA, trans-splicing. 5. Lokalizacja białek i RNA w komórce. Eksport RNA. Budowa i skład porów jądrowych (NP). Ścieżki eksportu różnych klas RNA. Przygotowanie cząsteczek RNA do eksportu: dojrzewanie końca 3’, tworzenie kompleksów rybonukleinoproteinowych (RNP) kompetentnych do eksportu. Przebieg eksportu, remodelowanie cząstek RNP, pierwsza runda translacji. Skutki upośledzenia eksportu. 6. Rozkład RNA, część I. Podstawowe ścieżki i mechanizmy. Enzymy, czynniki i kompleksy białkowe zaangażowane w degradację RNA. Rodzaje i regulacja procesów rozkładu różnych klas cząsteczek. 7. Rozkład RNA, część II. Specyficzne procesy rozkładu RNA na konkretnych przykładach. Cytoplazmatyczna i jądrowa kontrola jakości syntezy RNA. Interferencja RNA. 8. Translacja i jej regulacja, porównanie u Prokariota i u Eukariota. Zwijanie białek, białka szoku cieplnego, chaperony. Odpowiedź na nieprawidłowo zwinięte białka (Unfolded Protein Response) i stress reticulum endoplazmatycznego (ER stress). Nietypowe aminokwasy i ich włączanie do peptydów. Rekodowanie białek. Rozpoznawanie aminokwasu i RNA przez syntetazy aminoacylo-tRNA. 9. Świat niekodujących RNA. RNA jako wszechstronna cząsteczka: rybozymy, rybosom, splajsosom i wirusowy RNA jako pozostałość “świata RNA”. Struktura, synteza i funkcje ncRNA w regulacji ekspresji genów. ncRNA w medycynie- choroby skorelowane z defektami w syntezie i działaniu ncRNA. Nagrody Nobla a RNA. 10. Degradacja białek. Ubikwitynacja białek, struktura i działanie proteasomu, inhibitory proteasomu. 11. Od genu do produktu- efekty mutacji synonimicznych: rzadkie kodony, różnorodność sekwencji nukleotydowych a fenotyp. 12. Proces ekspresji genów w mitochondriach. Budowa mitochondrium, mitochondrialne DNA i RNA. Funkcje mitochondrium- łańcuch oddechowy, apoptoza. Transport do mitochondriów. Replikacja, transkrypcja, obróbka mtRNA, translacja w mitochondriach. |
Literatura: |
L. A. Allison "Podstawy biologii molekularnej". Wskazane doświadczalne i przeglądowe publikacje naukowe. |
Efekty uczenia się: |
Po opanowaniu materiału objętego wykłademi student: WIEDZA: 1. Ma szeroką wiedzę w zakresie biologii molekularnej ze szczególnym uwzględnieniem procesów związanych z ekspresją genów i metabolizmu RNA 2. Wykazuje znajomość aktualnego stanu wiedzy w głównych działach biologii molekularnej oraz rozumie złożoność procesów dotyczących działania mechanizmów regulacji ekspresji genów u Eukariota i Prokariota. 3. Wykazuje znajomość różnorodnych nowoczesnych technik i narzędzi badawczych biologii molekularnej, genetyki i biochemii. 4. Rozumie znaczenie doświadczalnych badań podstawowych z dziedziny biologii molekularnej dla rozwoju nauk stosowanych i medycznych. 5. Wykazuje ostrożność i krytycyzm podczas zdobywania i interpretowania wiedzy z zakresu biologii molekularnej i jej zastosowania praktycznego UMIEJĘTNOŚCI: 1. Uczy się samodzielnie w sposób ukierunkowany 2. Wykazuje umiejętność korzystania ze źródeł elektronicznych i literatury naukowej w języku polskim i angielskim poświęconej zaawansowanym aspektom biologii molekularnej 3. Wykazuje umiejętność krytycznej oceny i analizy opublikowanych danych naukowych KOMPETENCJE SPOŁECZNE: 1. Rozumie potrzebę przekazywania informacji o nowych osiągnięciach biologii molekularnej 2. Wykazuje ostrożność i krytycyzm podczas zdobywania i interpretowania wiedzy z zakresu biologii molekularnej i jej zastosowania praktycznego |
Metody i kryteria oceniania: |
Egzamin pisemny z zakresu podanego na wykładzie (zalicza 51%) |
Praktyki zawodowe: |
nie |
Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2023/24" (w trakcie)
Okres: | 2024-02-19 - 2024-06-16 |
Przejdź do planu
PN WYK
WYK
WT ŚR CZ PT |
Typ zajęć: |
Wykład, 30 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Joanna Kufel | |
Prowadzący grup: | Joanna Kufel | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Egzamin
Wykład - Egzamin |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Warszawski.