Moduł 2- Analiza molekularna i ultrastrukturalna komórek 2600-AMKBIOT-1-S2

Przedmiot jest prowadzony w formie wykładów oraz ćwiczeń laboratoryjnych.
Celem wykładu jest przekazanie studentom wiedzy obejmującej zagadnienia molekularnych mechanizmów przebiegu i regulacji procesów komórkowych na tle ultrastrukturalnej budowy komórki eukariotycznej.
Treści merytoryczne dotyczą:
• architektury jądra komórkowego, ze szczególnym uwzględnieniem budowy i funkcji domen jądrowych oraz ich funkcjonalnego związku z przebiegiem poszczególnych procesów jądrowych;
• czasowo-przestrzennej organizacji kolejnych etapów ekspresji genów kodujących białka (mRNA), w tym mechanizmów montażu kompleksów preinicjacyjnych, kotranskrypcyjnego i alternatywnego splicingu, wyboru miejsca poliadenylacji, edycji transkryptów,
• mechanizmów transportu RNA w nukleoplazmie zależnego od architektury jądra komórkowego,
• biogenezy poszczególnych niekodujących RNA (ncRNA), w tym snRNA, rRNA, miRNA, siRNA, długich niekodujących RNA (lncRNA) oraz powiązaniu poszczególnych etapów syntezy tych molekuł z odpowiednimi przedziałami komórkowymi;
• wewnątrzkomórkowego transportu białek i ich funkcjonalnych, potranslacyjnych modyfikacji;
• roli cytoszkieletu w organizacji, budowie i funkcji komórki.
Zakres treści wykładu oparty jest na wynikach najnowszych badań prowadzonych na żywych komórkach, które ujawniły wysoką dynamikę procesów przebiegających zarówno w jądrze komórkowym, jak i w cytoplazmie. Prezentowane będą również wyniki analiz ultrastrukturalnych w wysokiej rozdzielczości, umożliwiające wizualizacje przebiegu wieloetapowych procesów komórkowych w zdefiniowanych przedziałach komórki i ich domenach.

Na zajęciach laboratoryjnych student zapoznaje się z nowoczesnymi technikami bioobrazowania, zarówno żywych, jak i utrwalonych komórek. Student uczy się przygotowywać materiał roślinny do badań w mikroskopie świetlnym, wykorzystując technikę izolacji protoplastów z utrwalonego materiału. Przygotowane przez studenta preparaty umożliwiają zapoznanie się z technikami bioobrazowania stosowanymi na materiale utrwalonym, tj.: fluorescencyjna hybrydyzacja in situ (FISH), immunocytochemiczna lokalizacja białek z wykorzystaniem technik wzmacniania sygnału (TSA) oraz nanotechnologii (kropki kwantowe). Student poznaje również metody detekcji różnych antygenów ma poziomie ultrastrukturalnym. Wykorzystując mikromanipulację komórkową, student zapoznaje się również z technikami bioobrazowania w żywych komórkach (fluorescencyjna in vivo hybrydyzacja).
Dzięki tym metodom poznaje molekularne mechanizmy wybranych procesów, takich jak: biogeneza różnych typów RNA (mRNA, rRNA, snRNA, miRNA, siRNA), potranskrypcyjne modyfikacje związane z dojrzewaniem i wyciszaniem produktów ekspresji genów, dynamiki transportu białek w komórce i organizacji cytoszkieletu na poziomie komórkowym i subkomórkowym. Wizualizacja tych procesów w komórkach pozwala zrozumieć mechanizmy ich wieloetapowej regulacji. Student zdobywa umiejętność projektowania i wykonania doświadczeń z zastosowaniem poznanych technik biologii komórki oraz możliwości wykorzystania ich w biotechnologii.