Epigenetyka 2600-BK-EPIBIOL-1-S2

Celem zajęć jest zapoznanie studentów z molekularnymi mechanizmami epigenetycznej regulacji ekspresji genów.
Treści merytoryczne przedmiotu:
• Wprowadzenie do epigenetyki.
• Organizacja strukturalna materiału genetycznego eukariontów: nukleosom jako jednostka strukturalna chromatyny, włókno chromatynowe, struktury chromatynowe wyższego rzędu.
• Dynamika chromatyny. Funkcje oraz mechanizmy działania kompleksów regulujących strukturę chromatyny.
• Modyfikacje chromatyny a ekspresja genomu.
• Potranslacyjne modyfikacje histonów. Teoria kodu histonowego.
• Wpływ metylacji DNA na funkcjonowanie genomu: charakterystyka profilu metylacji DNA, wyspy CpG, metylotransferazy DNA, demetylacja DNA.
• Kontrola epigenetyczna transpozonów. Formowanie heterochromatyny w procesie RNAi i RNA zależnej metylacji DNA.
• Wybrane procesy biologiczne o podłożu epigenetycznym, m.in. rodzicielskie piętno genomowe, pamięć komórkowa i imprinting, inaktywacja chromosomu X.
• Epigenetyczne podłoże wybranych chorób człowieka oraz możliwości wykorzystania badań epigenetycznych w opracowaniu terapii (np. choroby nowotworowe, neurodegeneracyjne, cukrzyca).
• Wpływ środowiska na epigenom.
• Wybrane zagadnienia z epigenetyki roślin.

Na ćwiczeniach student zapoznaje się z nowoczesnymi technikami molekularnymi stosowanymi w badaniach epigenetycznych roślin, zwierząt i człowieka, które związane są z oceną metylacji DNA na poziomie genu i genomu oraz w ustalaniu wzorców modyfikacji białek histonowych. Ponadto poznaje metody barwień chromatyny oraz in situ immunodetekcji wybranych modyfikacji epigenetycznych. Wizualizacja tych markerów pozwala wyjaśnić molekularne mechanizmy epigenetyki, a także zrozumieć zależności między epigenetycznym statusem i organizacją struktury chromatyny a jej stanem funkcjonalnym. Projektując i wykonując doświadczenia in vitro z wykorzystaniem inhibitorów metylacji DNA i modyfikacji histonów student określa kluczową rolę mechanizmów epigenetycznych dla prawidłowego metabolizmu komórek.
Na ćwiczeniach poruszane będą także zagadnienia związane z epigenetycznych podłożem wybranych chorób (diagnostyka) oraz współczesnymi osiągnięciami w opracowaniu strategii ich leczenia a także wpływem czynników środowiska na epigenom człowieka.

Całkowity nakład pracy studenta

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (45 godz.): - udział w wykładach - 15 - udział w ćwiczeniach audytoryjnych - 0 - udział w ćwiczeniach laboratoryjnych - 30 - udział w ćwiczeniach terenowych– 0 Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (75 godz.): - przygotowanie do ćwiczeń - 25 - przygotowanie do kolokwiów - 25 - praca własna nad opracowaniem projektu, pracy zaliczeniowej, sprawozdania, referatu lub prezentacji - 20 - przygotowanie do egzaminu i obecność na egzaminie – 0 - konsultacje i praca z nauczycielem akademickim - 5

Efekty uczenia się - wiedza

W1: Student ma szeroką wiedzę w zakresie biologii molekularnej ze szczególnym uwzględnieniem mechanizmów epigenetycznych regulujących aktywność genów: • opisuje jak różne potranslacyjne modyfikacje histonów wpływają na ekspresję genomów i wiąże te informacje z koncepcją kodu histonowego, • opisuje kompleksy remodelujące chromatynę i wyjaśnia dlaczego pozycjonowanie nukleosomów jest istotne w procesie regulacji ekspresji genomu, • zna mechanizmy metylacji DNA oraz tłumaczy ich znaczenie w wyciszaniu ekspresji genomu w komórkach roślin i zwierząt – K_W02, K_W11 W2: Student wskazuje powiązania mechanizmów epigenetycznych z różnymi procesami zachodzącymi w komórce, organizmie, m.in. wyjaśnia zjawisko dziedziczenia wzoru ekspresji genów, piętnowanie genomów, czy inaktywację chromosomu X, tłumaczy podłoże epigenetyczne wybranych chorób człowieka – K_W04, K_W05, K_W07, K_W11, K_W15 W3: Wyjaśnia wpływ środowiska na epigenom – K_W04, K_W07, K_W15 W4: Wykazuje znajomość nowoczesnych technik stosowanych w badaniach epigenetycznych – K_W08, K_W09, K_W11 W5: Zna fachową literaturę polsko- i obcojęzyczną z zakresu epigenetyki – K_W17

Efekty uczenia się - umiejętności

U1: Student stawia poprawne hipotezy naukowe oparte na logicznym rozumowaniu z dziedziny epigenetycznej regulacji ekspresji genów oraz projektuje i przeprowadza doświadczenia w obecności opiekuna – K_U02, K_U07, K_U10 U2: Dokonuje pomiarów, interpretuje obserwacje i na ich podstawie opracowuje wyniki oraz wyciąga poprawne wnioski – K_U01, K_U02, K_U08, K_K09, K_U14, K_U15 U3: Student potrafi zaprezentować samodzielnie zdobytą wiedzę z zakresu analizy zjawisk epigenetycznych – K_U01, K_U04, K_U11, K_U14, K_U15

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1: Rozumie potrzebę ustawicznego pogłębiania wiedzy z wykorzystaniem czasopism naukowych i popularnonaukowych – K_K01 K2: Racjonalnie i krytycznie podchodzi do informacji uzyskanej z literatury naukowej, internetu i innych źródeł masowego przekazu a także obiegowych przekonań odnoszących się do nauk biologicznych – K_K03 K3: Ma świadomość odpowiedzialności za rzetelność przeprowadzanych analiz i ekspertyz – K_K04 K4: Jest odpowiedzialny za powierzony sprzęt, pracę własną i innych – K_K10

Metody dydaktyczne

Metody dydaktyczne podające: - wykład informacyjny z prezentacjami multimedialnymi Metody dydaktyczne poszukujące: - ćwiczenia laboratoryjne: wstęp teoretyczny - prezentacja multimedialna, dyskusja, część praktyczna - wykonywanie zadań zgodnie z instrukcją ćwiczeń w 2 osobowych zespołach, nadzorowanych przez osobę prowadzącą zajęcia. Ze względu na bezpieczeństwo i higienę pracy (m.in. szkodliwe odczynniki chemiczne) oraz cenną aparaturę badawczą, konieczne jest prowadzenie zajęć w grupach 8-12 osobowych. Ponadto ograniczona ilość osób w grupach warunkuje możliwość pełnego korzystania przez studentów z laboratorium oraz specjalistycznego sprzętu.

Metody dydaktyczne eksponujące

- pokaz

Metody dydaktyczne podające

- wykład konwersatoryjny
- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące

- ćwiczeniowa
- obserwacji
- seminaryjna
- laboratoryjna
- doświadczeń

Rodzaj przedmiotu

przedmiot obligatoryjny

Wymagania wstępne

Znajomość podstaw biologii komórki, biochemii, genetyki, technik biologii molekularnej.

Koordynatorzy przedmiotu

Katarzyna Niedojadło

Kryteria oceniania

Kolokwium – K_W02, K_W04, K_W05, K_W07, K_W08, K_W09, K_W11, K_W15, K_W17, K_U02, K_U11
Prezentacje –, K_W02, K_W04, K_W05, K_W07, K_W08, K_W09, K_W11, K_W15, K_W17, K_U01, K_U04, K_U11, K_U14, K_U15
Aktywność – K_K01, K_K03, K_K04

Praktyki zawodowe

Nie dotyczy

Literatura

1. Brown T.A. Genomy. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2009
2. Allison L.A. Podstawy Biologii Molekularnej. Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego, 2011
3. Węgleński P (red) Genetyka molekularna, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2012
4. Fletcher H., Hickey I., Winter P. Genetyka. Krótkie wykłady. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2010
5. Słomski R. (red) Analiza DNA. Teoria i praktyka. Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, 2008
6. Rogalska S., Achrem M., Wojciechowski A. Chromatyna. Molekularne mechanizmy epigenetyczne. Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, 2010
7. Spork P. Drugi kod. Epigenetyka, czyli jak możemy sterować własnymi genotypami. W.A.B., 2011
8. Wskazane doświadczalne i przeglądowe publikacje naukowe

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 2600-BK-EPIBIOL-1-S2 w USOSweb