Materia	Carrera	Plan	Año	Periodo
GENETICA MOLECULAR	LIC. EN BIOLOGIA MOLECULAR	11/06	2014	2° cuatrimestre

Docente	Función	Cargo	Dedicación
RAMIREZ, DARIO CEFERINO	Prof. Responsable	P.Adj Exc	40 Hs
ALVAREZ, SERGIO EDUARDO	Prof. Colaborador	P.Adj Simp	10 Hs
ARCE, MARIA ELENA	Auxiliar de Práctico	A.1ra Exc	40 Hs
TORRES BASSO, MARIA BELEN	Auxiliar de Práctico	A.1ra Semi	20 Hs

En este curso se pondrá hincapié en las bases moleculares de la diversidad de seres vivos y de la respuesta al estrés en sus diversas formas; y como este afecta la expresión génica, diferenciación celular y el desarrollo.
Se pondrá énfasis en la respuesta al estrés biológico, físico, químico, inflamatorio, genómico y metabólico. Este estrés puede ser producido, entre otros por envejecimiento, enfermedades orgánicas, contaminantes ambientales, fármacos, microRNAs en alimentos, cambios en la cantidad de metabolítos primarios y secundarios, deficiencias nutricionales en etapas claves del desarrollo, agroquímicos, infecciones, aditivos alimentarios y radiaciones. El resultado intermediario de esta respuesta a estresores son mutaciones, estrés del retículo endoplásmico, cambios en la estabilidad de mRNAs, alteraciones en las vías de señalamiento, acortamiento de los telomeros, modificaciones epigenéticas y cambios en la expresión de microRNAs.
Esto resulta en cambios en la expresión de ciertos genes (no efecto, sobreexpresión o represión) que afectan la cantidad y la expresión temporal-espacial de proteínas, cambios en la estabilidad de estas proteínas, alteraciones del ciclo celular y alteraciones temporarias o permanentes en la diferenciación celular y el desarrollo.
Para entender estos procesos será necesaria la aplicación racional de las herramientas y conocimientos de los cursos de Biología Celular Avanzada, Biología Molecular, Bioquímica Avanzada y Genética. Los conocimientos adquiridos en este curso le permitirán al alumno comprender y aplicar los conceptos de Ingeniería Genética, Biotecnología y Estructura de Macromoléculas de una forma más eficiente.

1.Entrenar al alumno en el uso racional y ético de los recursos de laboratorio de uso común en el estudio de los procesos de regulación de la expresión génica.
2.Promover en el alumno habilidades para la presentación de la información científica en entrevistas de trabajo, reportes de laboratorio y reuniones científicas.
3.Fomentar en el alumno el análisis y evaluación de resultados experimentales con una actitud crítica y en el diseño experimental.
4.Capacitar al alumno, sobre la base del entendimiento de estos procesos, en el diseño de nuevos proyectos dirigidos a entender la regulación de la expresión génica y la biología de los seres vivos, mejoramiento y preservación de la calidad de la vida sana, encontrar nuevas estrategias para intervenir en ciertas enfermedades o en la biología de parásitos, y mejoramientos biotecnológicos de la resistencia de animales y plantas a cambios ambientales.

Unidad 1: Control de la expresión génica I: Complejidad del genoma. Niveles de control de la expresión génica en células eucariotas y procariotas. Control transcripcional. Promotor central y secuencias regulatorias cis localizadas upstreams y downstreams de la secuencia codificante, elementos promotores distales, secuencias enhancer, aisladoras. Interacción de las secuencias regulatorias con factores de transcripción en el control de la expresión génica y significado biológico. Especificidad de gen, tejido y organismo. Conformación de la cromatina y su rol regulatorio. Modelos y métodos para el estudio de los elementos génicos en procariotas y eucariotas (animales, levaduras y plantas).


Unidad 2: Control de la expresión génica II: Cambios epigenéticos, causas, mecanismos y efectos sobre la expresión génica. Polimorfismos en un solo nucleótido y su significancia en adaptación y evolución. Interacciones ADN-receptor e impacto en la regulación génica. Regulación de la expresión génica por receptores nucleares. Interacción de ADN con receptores esteroideos, tiroideos, PPARs, acido retinoico y sirtuinas. Control post-transcripcional y postraduccional. Modelos y métodos de estudio.


Unidad 3: Métodos y bioseguridad en el laboratorio de Genética Molecular. Bioseguridad en el laboratorio de genética molecular. Purificación de DNA y RNA, control de calidad del material génico purificado. Ensayo de retardo en geles para el estudio de factores de transcripción y proteínas que interaccionan con el ARN. Inmunoprecipitación de cromatina (CHIP) y sus variaciones. microarrays, real-time PCR, transcriptasa reversa PCR, genes reporteros, purificación de factores de transcripción, análisis de modificaciones epigenéticas, microscopia confocal e hibridización in situ.


Unidad 4: Regulación del ciclo celular. Eventos críticos en el ciclo celular. Regulación de la transición en el ciclo celular y el rol de las CDKs/ciclinas. Checkpoints en las fases G1, G2 y M, su regulación y significado biológico. Detección y respuesta celular al daño del material genético: arresto celular, senescencia, proliferación y muerte celular. Telomeros y telomerasa y su significado en cáncer y envejecimiento. Modelos y métodos de estudio.


Unidad 5: Regulación de la diferenciación celular. Genes de programación de la diferenciación celular y su regulación. Control genómico de la plasticidad genotípica y fenotípica. Regulación de genes de especificidad tisular. Cambios fenotípicos en respuesta a presiones extrínsecas (ambientales) e intrínsecas (enfermedad de base). Bases moleculares de la programación transitoria y permanente a linajes celulares específicos. Métodos y aplicaciones.


Unidad 6: Stem cells. Líneas celulares, cultivos primarios y stem cells o células madre. Stem cells embrionarias (ESC), adultas (ASC) y pluripotentes inducibles (iPSC). Nichos de stem cells y control genético de su movilidad. Reprogramación nuclear y pluripotencia de stem cells. Stem cells en el envejecimiento y el cáncer. Bases moleculares de la plasticidad celular y su rol en adaptación al ambiente. Aplicaciones biotecnológicas y terapéuticas. Modelos y métodos de estudio.


Unidad 7: Regulación génica del desarrollo. Organismos modelos: criterios para su selección, ventajas y desventajas. Tipos de genes que regulan el desarrollo en Drosófila: Genes maternos y embrionarios. Polaridad antero-posterior y dorso-ventral. Gradiente de morfógenos. Regulación de genes que definen la subdivisión del embrión: genes maternos, embrionarios, de segmentación y homeóticos. Factores de transcripción involucrados y su regulación: Bicoid, Osker, Orthodenticle, Hunchback y su regulación por pumilo y nanos. Discos embrionarios. Control del desarrollo en animales superiores: Movimientos morfogénicos y mapa corporal. Centro organizador de Spemann-Mangold. Modelos y técnicas de estudio.


Unidad 8: microARNs en la regulación de la expresión génica. El rol regulatorio del ARN (ARN de interferencia (iARN) y microARN (miR)). Biogénesis de los microARNs. Mecanismo de acción. Stress y regulación de la expresión de microARN. Perfil y análisis funcional de microARNs. MicroARN y su rol en el control de la expresión génica, ciclo celular, diferenciación celular y el desarrollo. El rol de los microARN en la regulación procesos patológicos y en terapéutica. Modelos y métodos para el estudio de microARNs.


Unidad 9: Control transcripcional de la respuesta inflamatoria. Estresores, sensores, señalamiento y niveles de control. La respuesta celular a la endotoxina bacteriana y su regulación como modelo. Efecto de alteración en el balance redox sobre los mecanismos transcripcionales, post-transcripcionales y traduccionales. Regulación del factor de transcripción Nrf-2/elemento de respuesta antioxidante (ARE) y NF-kB. Factores de transcripción involucrados; efectos epigenéticos, arquitectura de la cromatina, co-reguladores y regulación negativa (A20). Rol de los ARN largos no-codificantes. Estrés del retículo endoplásmico y sus mecanismos de control de la expresión génica y muerte celular. Modelos y métodos experimentales.


Unidad 10: Regulación de la expresión génica en hipoxia. Concepto de hipoxia y su significado biológico y adaptativo. Detección, señalamiento y regulación de la expresión génica en ambientes de hipoxia. Concepto de inflamación hipóxica (HIF-1a/HRE y su interacción con otros factores de transcripción). Hipoxia y plasticidad génica de los macrófagos en tumores y el tejido graso. Bases genómicas de la reprogramación metabólica (Efecto Warburg) en hipoxia. Hipoxia como factor de presión en el destino y diferenciación celular y el desarrollo. Modelos y métodos experimentales.


Unidad 11: Regulación de la expresión génica por nutrientes. Conceptos y alcances de la Nutrigenética y nutrigenómica. Dieta y nutrientes bioactivos. Interacción nutriente-gen. Regulación de la expresión génica, diferenciación celular y desarrollo por nutrientes. Importancia de los cambios epigenéticos y microARN en el control de la expresión génica por nutrientes bioactivos. Diferencias individuales en la respuesta genómica a los nutrientes. Control del cáncer y enfermedades metabólicas mediante factores dietarios y metabolitos.

Laboratorios
•Preparación de ARN total a partir de células y tejidos animales y vegetales.
•Purificación de ARNm a partir de ARN total mediante cromatografía de afinidad y separación en geles de agarosa y/o poliacrilamida desnaturalizantes.
•Reverse transcriptasa PCR (RT-PCR).
•Geles desnaturalizantes y transferencia a membranas de nylon para Northern blot.
•Hibridización in situ.

Seminarios en diferido (Offline): 60 minutos semanales. Para complementar las clases teórico-prácticas.
•iBioseminars (Pre-grabados): dictados por investigadores del HHMI, NIH y Premios Nobel en diferentes tópicos de la asignatura para complementar clases teórico—prácticas. Disponibles en el Blog de la cátedra.

Talleres
•Regulación de la expresión génica en plantas por transposones
•Ensayo del gen reportero para estudiar actividad de factores de transcripción.
•Microarrays
•SNPs en plantas y su significado adaptativo
•Uso de EndNote y su aplicación a la preparación de planes de trabajo y publicaciones
•Presentación de datos científicos en público: Guía para la preparación y defensa de planes de trabajo.
•Regulación del desarrollo en Oocitos de Xenopus

Seminarios
Seminarios presentados por alumnos (30 mins): análisis crítico de resultados experimentales o actualizaciones (reviews) publicados en revistas de alto impacto relacionados a los temas en estudio.

ALUMNOS PROMOCIONALES:
Se propone una evaluación del curso por promoción sin examen final, para lo cual se deben cumplir los siguientes requerimientos:
a. Asistencia del 80 % a las clases teórico-prácticas.
b. Aprobación de la evaluación continua mediante seminarios a presentar por los alumnos y participación activa en clases.
c. Aprobación de tres evaluaciones parciales, con carácter teórico-práctico y metodología combinada de opción múltiple y a libro abierto.
d. Evaluación integradora consistirá en la elaboración, presentación y defensa de una monografía individual en temas consensuado entre el Prof. Responsable y el alumno.
e. Para mantener la promoción, el alumno no puede reprobar ninguno de los parciales en primera instancia. La calificación mínima para aprobar es de 7 (siete).

ALUMNOS REGULARES:
Los alumnos que pierdan la opción de promoción o que no reúnan los requisitos de materias correlativas, podrán regularizar la asignatura. Para ello, deben cumplir con los requisitos a-d.
f. Siendo el curso de carácter teórico-práctico, se requiere una asistencia a clases del 70%.
g. Recuperaciones. El alumno tiene derecho a 4 recuperaciones (TOTALES), y no puede recuperar un parcial en más de dos oportunidades, de acuerdo a la reglamentación vigente.

[1] Lodish, A.; Berk, A.; Matsudaira, P. Kaiser, C.A.; Kreiger, M.; Scott, M.P.; Zipursky, L.; Darnell, J. 2003. Molecular Cell Biology. 5th Edition. ISBN-10: 0716743663. Publisher: W. H. Freeman.
[2] Compendium of Molecular Genetics. Edición 2014. Autor: Ramirez DC, Arce, ME & Gomez-Mejiba, SE. Una compilación de artículos reviews de los últimos 5 años que abordan de una forma comprehensiva los tópicos de cada unidad. Disponible para alumnos online por DropBox y en el blog de la cátedra con figuras en colores.
[3] Compendium of Techniques in Molecular Genetics and Biotechnology. Edición 2014: Authors: Ramirez, DC; Arce, ME & Gomez-Mejiba, SE. Una compilación de protocolos publicados en los últimos 5 años que aplican las técnicas mas utilizadas en el laboratorio de Genética Molecular y Biotecnología. Disponible para alumnos online mediante dropbox y en el blog de la cátedra.
[4] Compendium of Seminars on Molecular Mechanisms of Molecular Genetics. Edición 2014. Ramirez, DC; Arce, ME and Gomez-Mejiba, SE. Una selección de artículos publicados en los últimos 3 años en los cuales los alumnos podrán discutir de forma critica datos relacionados a los tópicos del programa. Disponible para alumnos online mediante dropbox y en el Bolg de la cátedra.
[5] Blogs de Genética Molecular-UNSL: http://geneticamolecular2012.blogspot.com.ar/ y http://moleculargeneticsunsl.blogspot.com/. Estos contienen información referente a los temas abordados y los links para los seminarios pregrabados. Estos serán el link para la comunicación entre docentes y el alumno.

[1] Alberts, B; Bray, D.; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K.; Watson, J.D. 2002. Biología Molecular de la Célula. 3ra Edición. ISBN 84-282-1011-X. Editorial OMEGA.
[2] Watson, J.D; Baker, T.A; Bell, S.P.; Gann, A.; Levine, M.; Losick, R. 2004. Molecular Biology of the Gene. 2004. 5ft Edition. Editorial CSHL Press.
[3] Humphrey, T. & Brooks, G. 2005. Methods in Molecular Biology, vol. 296, Cell Cycle Control: Mechanisms and Protocols. eISBN 1-59259-857-9. Humana Press Inc.
[4] Gilbert, S.F. 2010. Development Biology. 9th Edition. ISBN 978-0-87893-558-1.
[5] Strachan, T. & Read, A. 2010. Human Molecular Genetics. 4th Edition. ISBN-10: 0815341490. Garland Science.
[6] Sambamurty, A.V.S.S. 2007. Molecular Genetics. 1rst Edition. ISBN-10: 1842654152. Publisher: Alpha Science Intl Ltd.

•Capacitar al alumno en la comprensión de los mecanismos de regulación de la expresión génica con un eje central en respuesta presiones intrínsecas y extrínsecas.
•Estudio del control de procesos vitales como el ciclo celular y el desarrollo.
•Capacitación del alumno en el análisis y evaluación de trabajos publicados, promoviendo una actitud crítica en el análisis de los mismos.
•Conocimiento y uso seguro de los recursos de laboratorio de uso común en el estudio de los procesos de regulación de la expresión génica.
•Capacitación del alumno para el procesamiento y evaluación de resultados experimentales con una actitud crítica y en el diseño experimental

Unidad 1: Control de la expresión génica I
Unidad 2: Control de la expresión génica II
Unidad 3: Métodos y bioseguridad en el laboratorio de Genética Molecular
Unidad 4: Regulación del ciclo celular
Unidad 5: Regulación de la diferenciación celular
Unidad 6: Stem cells
Unidad 7: Regulación génica del desarrollo
Unidad 8: microRNAs en la regulación de la expresión génica
Unidad 9: Control transcripcional de la respuesta inflamatoria
Unidad 10: Regulación de la expresión génica en hipoxia
Unidad 11: Regulación de la expresión génica por nutrientes

1-La ejecución de los trabajos prácticos propuestos estará supeditada a la disponibilidad de fondos adecuados para la compra de insumos para su concreción.
2- Este curso de GM2014 dispondra de la colaboración de profesionales que trabajan activamente en investigaciones referidas al estudio de los mecanismos moleculares de la regulación de la expresión genica en animales y plantas. Entre los profesionales invitados para el presente año lectivo se incluyen: 1- Dra Emilse Sanchez (Cultivo de celulas nerviosas y neurogenesis), Dra Sandra E. Gomez-Mejiba (Genotoxicidad, senesencia y carcinogenesis); Dr. Martin Rinaldi Tossi (Nrf-2 en diferenciación celular), Lic. Marcos Muñoz (Microarray y qPCR), Lic. Anahi Yañez (Transposones y adaptación en plantas) y Lic. Melina Castro (Factores de transcripción en la regulación de la metastasis en cancer). Se solicitará la protocolización de la particpación de estos investigadores.