Bloc I. NATURALESA I ESTRUCTURA DEL MATERIAL GENÈTIC (temes 1-3)Tema 1. La informació genètica.La Genètica i les seves àrees d’estudi. Genotip i fenotip. La Genètica Molecular. Genoma. Genomes de DNA, de RNA, nuclear i d’orgànuls. Nivells d’organització dels organismes i la informació genètica: virus, cèl·lula procariota, cèl·lula eucariota. Haploïdia i diploïdia. Organismes models.

Tema 2. Organització del DNA en cromosomes.Model de doble hèlix de Watson i Crick. Cèl·lula bacteriana: estructura del cromosoma bacterià; plasmidis. Cèl·lula eucariota i nivells d’organització del DNA: nucleosomes, fibra d’11 nm, histones, fibra de 30 nm, de 300 nm i cromosoma metafàsic. Telòmers, centròmers, braços i cromàtides.

Tema 3. Implicacions biològiques de la doble hèlix del DNA.Complementarietat del DNA. Doble hèlix, cromàtides i cromosomes. Haploidïa i diploïdia. Variabilitat gènica i al·lelisme. Mitosi i meiosi.

Bloc II. REPLICACIÓ DEL DNA (temes 4-7)

Tema 4. Característiques generals de la replicació del DNA.El caràcter semireplicatiu de la replicació del DNA. Direccionalitat de la replicació. Bombolla i forqueta de replicació. Concepte de replicons. Replicons simples i múltiples.

Seminari 1. Experiments rellevants d’identificació del DNA com amaterial genètic.Experiments de transformació de Griffith. L’experiment d’Avery, McLeod i McCarthy i de Hershey-Chase. El caràcter semiconservatiu de la replicació del DNA: l’experiment de Meselson i Stahl.

Tema 5. La replicació del DNA: iniciació i proteïnes implicades.Origens de replicació procariotes i eucariotes. L’inici de la replicació: el primosoma. Les DNA polimerases procariotes i eucariotes: requisits i constitució.

Tema 6. La replicació del DNA: mecanisme d’elongació.El replisoma: elements i funcionalitat. L’elongació de les cadenes de síntesi leading i lagging. Els fragments d’Okazaki i el seu processament.

Seminari 2. Mètodes experimentals basats en la replicació del DNA: PCR i seqüenciació.Reacció en cadena de la polimerasa: encebadors i altres elements necessaris, sentit de polimerització, etapes, i resultat final. Seqüenciació pel mètode de Sanger.

Tema 7. La terminació de la replicació del DNA.Acabament de la replicació. La replicació dels extrems dels cromosomes eucariotes: Telòmers. Estructura dels telòmers. Telomerasa: Propietats i funcionament.

Bloc III. MUTACIÓ I REPARACIÓ DEL DNA (temes 8-10)

Tema 8. Mutacions, lesions i agents mutagènics.Mutacions espontànies i induïdes. Tipus de mutacions puntuals: SNPs (transicions, transversions), indels. Efectes genètics de les mutacions puntuals. Mutacions amb efecte fenotípic i polimorfismes neutres. Agents mutagènics: físics (radiacions), químics (anàlegs de bases, agents oxidants i intercalants).

Tema 9. Mecanismes de reparació I.Reparació post-replicativa: reparació d’aparellaments erronis (MMR). Reparació directa (lligació i fotoreparació). Síntesi de DNA translesió i polimerases amb tendència a error.

Seminari 3: Punts calents mutacionals del genoma: els microsatèl·lits i les malaties lligades a les expansions de triplets (Huntington i X-fràgil).Descripció dels punts calents mutacionals deguts a “relliscament” de la DNA polimerasa. Els microsatèl.lits i la seva variabilitat. Utilitat dels microsatèl.lits com a marcadors genètics i malalties causades per expansions de triplets.

Tema 10. Mecanismes de reparació II.Reparació per escissió de bases (BER). Reparació per escissió de nucleòtids (NER): reparació global del genoma i reparació preferent acoblada a la transcripció. Malalties genètiques associades a mutacions en gens de reparació NER i BER.

Bloc IV. RECOMBINACIÓ I TRANSPOSICIÓ (temes 11-14)Tema 11. Recombinació homòloga i models.Recombinació homòloga. Model de Holliday, aspectes verificats i aspectes erronis del model. Model de trencament de doble cadena. Creu de Holliday i formació d’heterodúplex. Generació de cromosomes recombinants.

Seminari 4: Marcadors genètics i DNA forense.Explicació conceptual dels polimorfismes com a marcadors genètics. Identitat genètica i herència (paternitat). El cas de Tutankamon i la seva dinastia (utilització de marcadors autosòmics, DNA mitocondrial i cromosoma Y).

Tema 12. Mecanisme enzimàtic de la recombinació.El paper central de RecA en la recombinació homòloga. Inici de la recombinació a procariotes i eucariotes (RecBCD, Spo11). Finalització recombinació (RuvABC).

Tema 13. Elements genètics transponibles..Seqüències d’inserció (IS). Transposons compostos. Mecanismes de transposició: replicatius i no replicatius. Efectes genètics dels transposons sobre el genoma de l’hoste. Regulació dels nivells de transposició.

Seminari 5: Retrovirus. El virus de la SIDA. .Estructura d’un retrovirus: repeticions terminals llargues (LTRs) i gens codificants. Cicle vital d’un retrovirus. Estructura i cicle del virus de la SIDA. Teràpies anti-retrovirals combinades.

Tema 14. Retrotransposons.Transcripció inversa. Elements transponibles amb i sense repeticions terminals llargues (LTRs). Semblances estructurals i funcionals amb els retrovirus. Elements LINEs i SINEs. Presència d’elements mòbils al genoma d’eucariotes superiors.

Bloc V. TRANSCRIPCIÓ I LA SEVA REGULACIÓ A PROCARIOTES (temes15-17)

Tema 15. Conceptes generals sobre l’expressió gènica.El flux de la informació des del genoma a les proteïnes. La síntesi del RNA: característiques i requisits; similituds i diferències amb la síntesi del DNA. Similituds i diferències del procés en cèl.lules procariotes i eucariotes.

Tema 16. Transcripció a procariotes.Iniciació de la transcripció. Promotor procariota: regions -35 i -10. Holoenzim de la RNA polimerasa i les seves subunitats. La subunitat s. Elongació. Terminació: mecanismes intrínsec i depenent de rho.

Tema 17. Interruptors genètics.Proteïnes activadores i repressores de la transcripció. Dominis d’unió al DNA i centre alostèric. Efectors alostèrics. L’operó lac. Gens estructurals que codifiquen enzims per a la utilizació de la lactosa. Components reguladors: el repressor, el promotor i l’operador. Activitat de l’operó en presència i absència de lactosa: control negatiu. Regulació per glucosa: el control positiu. La proteïna CAP i l’AMPc.

Seminari 6. Experiments que es van fer per deduir com funcionava l’operó LacEstudis amb diploides parcials amb versions mutades de les proteïnes i capses al DNA.

Bloc VI. TRANSCRIPCIÓ A EUCARIOTES (temes 18-21)

Tema 18. Maquinària transcripcional a eucariotes.Multiplicitat de les RNA polimerases. Estructura i característiques de les RNA polimerases nuclears. Gens de classe I: estructura i promotors. Factors de la RNA polimerasa I. Característiques generals dels gens de classe II. Estructura dels promotors: concepte de promotor genèric, promotors sense caixa TATA. Gens de classe III: diferents tipus de promotors. Factors de transcripció de la RNA polimerasa III.

Tema 19. Característiques i transcripció dels gens eucariotes de classe II.Factors generals de la RNA polimerasa II. Formació del complex d’iniciació. Pas de la iniciació a l’elongació. Procés d’encaputxament (o capping) de l’extrem 5’. Mecanisme de tall i poliadenilació. Finalització de la transcripció als gens de classe II.

Seminari 7. Tècniques per a l’estudi de la regulació de latranscripció.Experiments de retard en gel i de gen reporter. Immunoprecipitació de cromatina (ChIP).

Tema 20. Procés d’splicing de l’RNA precursor.Mecanismes d’splicing. Processament dels introns dels pre-mRNAs. Senyals d’splicing: llocs donadors i acceptors d’splicing. Punt de ramificació (branch point). Regla GT-AG. Reaccions implicades en l’splicing. Reconeixement de les seqüències conservades: partícules snRNPs (snurps). Formació de l’spliceosoma.

Tema 21. Splicing alternatiu.

Concepte i mecanisme. Enhancers i silenciadors de splicing. Proteïnes SR. Exemples: determinació del sexe a Drosophila; el gen de la calcitonina.

Bloc VII. REGULACIÓ DE LA TRANSCRIPCIÓ A EUCARIOTES (temes 22-24)

Seminari 8. El sistema GAL de llevat.Elements que intervenen en la regulació de la transcripció dels genes GAL. Experiment d’intercanvi de dominis GAL-LexA. Comprensió del sistema de regulació de la transcripció dels gens GAL a partir de problemes pràctics.

Tema 22. Promotors, enhancers i factors de transcripció.Estructura modular dels promotors eucariotes. Regions reguladores en cis i factors activadors en trans. Elements basals, elements proximals al promotor i elements intensificadors (enhancers). Aïlladors (insulators). Factors constitutius o ubicus versus factors induïbles. Activadors i coactivadors. Factors de transcripció: domini d’unió al DNA i domini activador de la transcripció.

Seminari 9. Control genètic del desenvolupament.El desenvolupament a Drosophila. Gens de polaritat de l’ou. Gens de segmentació. Gens homeòtics.

Tema 23. Regulació induïble.Factors de transcripció induïbles. Mecanismes d’activació dels activadors. Elements de resposta: GRE (element de resposta a glucocorticoides). Interacció entre el receptor de glucocorticoides i els complexes remodeladors de la cromatina.

Tema 24. Epigenètica.Regulació de la transcripció per modificacions epigenètiques de la cromatina. Hipersensitivitat a la DNasa I. Modificació d’histones. Metilació i acetilació. La modificació H3K4me3 com a exemple. Remodelatge de la cromatina. Metilació del DNA.

Seminari 10. Interferència de RNA.Característiques i mecanismes d’acció dels siRNAs i miRNAs i paper en el control de l’expressió gènica. Discussió sobre la utilització dels siRNAs en recerca per a silenciar l’expressió de gens i estudiar-ne la funció, i sobre el paper dels miRNAs en l’etiologia de malalties com el càncer.