2002-2003

Llicenciatura en Biologia (3361)

Biologia Cel·lular(12319)

Identificació de l'assignatura

L'assignatura Biologia Cel·lular és una matèria troncal del currículum de Biologia que s'imparteix al tercer curs; consta de 8 crèdits, 5 teòrics i 3 pràctics.

Coordinació i professorat

El coordinador de l'assignatura és Francisco X. Real. També hi participen Antonio García de Herreros, Gabriel Gil, Francesc Posas i Juan Valcárcel. La coordinadora de la docència pràctica és Annie Rodolosse. També col·labora en la docència pràctica Anouchka Skoudy.

Objectius

1. Integrar els coneixements adquirits en anteriors assignatures de la llicenciatura en Biologia i aprofundir en l'estudi de l'organització i funcionament de les cèl·lules eucariotes.
2. Integrar el coneixement de diferents estructures subcel·lulars i macromoleculars per comprendre els processos fisiològics més rellevants a nivell cel·lular.
3. Conèixer alguns dels principals avenços en biologia cel·lular i molecular a través de l'anàlisi directa dels experiments que han estat fonamentals per assolir-los.
4. Conèixer algunes de les tècniques avançades més importants necessàries per a l'estudi de les cèl·lules a nivell molecular.
5. Integrar els coneixements a nivell pràctic mitjançant la resolució de problemes experimentals.

Avaluació dels aprenentatges

L'avaluació del rendiment acadèmic es farà de la manera següent (sobre un total de 10 punts):
Contingut teòric 7 punts
Prova d'elecció múltiple 3,5
Preguntes curtes 3,5

Avaluació classes no presencials* 0,5 punts

Contingut pràctic 2,5 punts
Quadern de pràctiques** 0,4
Problemes (seminaris) 0,6
Problemes (examen) 1,5

* La preparació de les classes no presencials s'avaluarà, durant el període lectiu, amb una petita prova de 2-3 preguntes molt curtes (0,1 punt/prova)
** El quadern de pràctiques es presentarà i s'avaluarà conjuntament per a tots els membres d'un subgrup (4 estudiants)

Requeriments dels estudiants

Els requeriments següents són imprescindibles per superar l'assignatura:
1. Lliurament dels problemes.
2. Lliurament i elaboració completa del quadern de pràctiques.
3. Assolir un mínim de puntuació del 25% de la nota màxima en l'avaluació teòrica global i l'avaluació pràctica global.

Temari teòric

Tema 1. Presentació de l'assignatura. Objectius. F. X. Real

MÒDUL I. MECANISMES DE TRANSMISSIÓ DE SENYALS EXTRACEL·LULARS

Tema 2

Mecanismes de transmissió de senyals extracel·lulars. Introducció. Conceptes generals. Estructura dels principals tipus de receptors de membrana. Concepte i tipus de missatgers secundaris. (2 hores)
F. Posas

Tema 3

Receptors amb activitat tirosina quinasa. Receptors de factors de creixement i neurotrofines. El receptor de la insulina. Mecanismes de transmissió de senyal en resposta a insulina. Concepte de proteïnes acobladores. (3 hores)
F. Posas

Tema 4

Les vies de senyalització per MAP quinases. Receptors. Estructura, funcionament i mecanismes d’activació dels mòduls de quinases. Localització subcel·lular de les MAP quinases. Regulació gènica. Les vies de MAP quinases de resposta a mitogens i a estrès. (3 hores)*
F. Posas

Tema 5

Receptors de tipus serina quinasa: el model del receptor de TGF beta. Proteïnes SMAD. (2 hores)
A. García de Herreros

Tema 6

Receptors nuclears. Lligands. Estructura genèrica dels receptors nuclears. Seqüències d’unió al DNA. Interaccions entre receptors. (1,5 hores)
A. García de Herreros

Tema 7

Receptors de proteïnes de la matriu extracel·lular. Integrines. Unions focals i proteïnes associades. (1,5 hores)
A. García de Herreros

Tema 8

Receptors implicats en contactes cèl·lula-cèl·lula. Estructura de les unions adherents. E-cadherina i proteïnes associades. La beta-catenina com a coactivador transcripcional. (2 hores)
A. García de Herreros

MÒDUL II. REGULACIÓ DE L'EXPRESSIÓ GÈNICA

Tema 9

Estructura molecular de gens i cromosomes. DNA codificant i no codificant: organització. Recombinació. Estructura dels cromosomes. DNA mitocondrial. (2 hores)
J. Valcárcel

Tema 10.

Regulació de la transcripció. Elements reguladors. Control de l'inici de la transcripció. (2 hores)
J. Valcárcel

Tema 11

Processament i transport de l’mRNA. Altres mecanismes de control posttranscripcional. Regulació de la traducció. Processament de tRNA i rRNA. (2 hores)
J. Valcárcel

Tema 12.

Regulació de l'estabilitat de proteïnes en procariotes i eucariotes. (1 hora)*
J. Valcárcel

MÒDUL III. REGULACIÓ DE LA PROLIFERACIÓ I LA DIFERENCIACIÓ CEL·LULAR

Tema 13

El control de la proliferació i la diferenciació cel·lular durant el desenvolupament, la vida adulta i les situacions patològiques. (1 hora)*
G. Gil

Tema 14

Proliferació de les cèl·lules eucariotes (I): Regulació de la progressió G1 a S: Els llevats com a model. Ciclines, Cdks, Cdkis i els seus substrats. Regulació de l’activitat dels complexos Ciclina-Cdk. Regulació de la progressió G1 a S. (4 hores)
G. Gil

Tema 15

Proliferació de les cèl·lules eucariotes (II): Mitosi i controls de qualitat: La progressió de G2 a M i sortida de cicle cel·lular. Checkpoints del cicle cel·lular. p53 i les seves funcions. Reparació del DNA i malalties derivades del seu defecte. (4 hores)
G. Gil

Tema 16

El temps en els organismes: Senescència i envelliment. Telòmers i telomerasa. (1 hora)
G. Gil

Tema 17

Diferenciació cel·lular. Concepte. Marcadors de diferenciació. Homeòstasi cel·lular i tissular. Mecanismes moleculars implicats en diferenciació. El model muscular. Transdiferenciació. Plasticitat del fenotip diferenciat. Implicacions terapèutiques. (3 hores)
Professor: F. X. Real

Tema 18

Cèl·lules mare. Cèl·lules ES. Les cèl·lules mare en els teixits adults: identificació i propietats. Implicacions terapèutiques. (1 hora)
Professor: F. X. Real

Tema 19

Mort cel·lular. Apoptosi. Necrosi. Mecanismes moleculars implicats en apoptosi. (1 hora)
Professor: G. Gil (UBCM, IMIM)

MÒDUL IV. TRÀFIC INTRACEL·LULAR I DINÀMICA DE MEMBRANES

Tema 20

Introducció a la dinàmica de membranes. Síntesi i degradació de membranes. Microdominis de membrana: rafts, caveoles. Autofàgia. (1 hora)
Professor: F. X. Real

Tema 21

Modificacions posttraduccionals de proteïnes en la ruta secretòria. Glicosilació. Proteòlisi. (1 hora)
Professor: F. X. Real

Tema 22

Trànsit intracel·lular de membranes. La teoria del trànsit vesicular: mecanismes de formació, selecció de la càrrega i fusió de vesícules. Models de funcionament del complex de Golgi. (1 hora)
Professor: F. X. Real

Tema 23

Polaritat cel·lular: mecanismes de generació i manteniment. Classificació de proteïnes. Transcitosi. (1 hora)
Professor: F. X. Real

Tema 24

Mecanismes i regulació de l'endocitosi. Endosomes. Reciclatge de proteïnes de membrana. Degradació lisosomal. Paper en situacions patològiques. (1 hora)
Professor: F. X. Real

Tema 25

Mecanismes i regulació de l'exocitosi. (1 hora)
Professor: F. X. Real

Tema 26

El moviment dins la cèl·lula. Motors moleculars. Miosines. Quinesines. Dineïna. (1 hora)
Professor: F. X. Real

MÒDUL V. LA FORMA I EL MOVIMENT DE LES CÈL·LULES

Tema 27

Estructura dels principals elements del citoesquelet. Recordatori. (1 hora)*
Professor: F. X. Real

Tema 28

Paper del citoesquelet en el manteniment de la forma cel.lular. Formes d'organització de l'actina. Proteïnes associades a actina. (1 hora)
F. X. Real

Tema 29

Paper de les petites proteïnes amb activitat GTPasa en el control de la forma i la motilitat cel·lular. Filopodis, lamel·lipodis. (1 hora)
Professor: F. X. Real

Tema 30

Regulació del moviment cel·lular. Integració de senyals de membrana en l'activitat del citoesquelet. Paper de la motilitat cel·lular en el desenvolupament i la remodelació dels teixits. Proteòlisi extracel·lular. (2 hora)
Professor: F. X. Real

*Els temes marcats amb un asterisc corresponen a classes no presencials.

Desplegament de l'assignatura

Un dels principals objectius de l'assignatura és que els estudiants es familiaritzin amb eines bibliogràfiques que representen avenços importants en el coneixement sobre un tema. L'anàlisi de dades experimentals concretes s'utilitzarà per il·lustrar alguns dels conceptes fonamentals sobre els quals es vol posar èmfasi.
Es pretén que els estudiants assoleixin una visió integrativa dels mecanismes moleculars a nivell cel·lular i subcel·lular. Per aquesta raó, es donarà tanta importància a una actitud raonadora, reflexiva i sintètica com a l'adquisició de coneixements per se.
Les pràctiques haurien de permetre consolidar les habilitats tècniques adquirides en els dos primers cursos, insistir en la resolució de problemes com a eina per connectar els aprenentatges teòrics amb el disseny experimental i introduir-se en l'ús de la bibliografia original com a eina de treball.

Bibliografia

Els llibres fonamentals per a l'assignatura són:

- LODISH, H. i d'altres. Molecular cell biology. Nova York: W.H. Freeman and company, 2000.

- COOPER, G.M. The Cell. A molecular approach. Washington D.C. and Sunderland, MA: ASM Press and Sinauer Associates, 2000.

- ALBERTS, B. Molecular biology of the cell. Nova York: Garland, 2002, 4a. ed.

Un llibre complementari que inclou una col.lecció d'articles clàssics en biologia cel.lular és:

- GALL JG i McINTOSH JR. Landmark papers in cell biology. Cold Spring Harbor i Bethesda: Cold Spring Harbor Laboratory Press i American Society for Cell Biology, 2001.

Alguns temes poden requerir l'ús de bibliografia complementària, especialment alguns articles de revisió, segons la bibliografia específica que es proporciona per a cada tema. Cal destacar, en general:

- Trends in Cell Biology

- Trends in Biochemical Sciences

- Current Opinion in Cell Biology

- Current Opinion in Genetics and Development

- Nature Reviews Molecular and Cellular Biology

Temari pràctic

1. Diferenciació muscular. L'objectiu d'aquesta pràctica és posar en evidència la diferenciació muscular i examinar com la interferència sobre diferents vies de transmissió de senyal pot afectar la capacitat de proliferació i diferenciació cel·lular.
2. Mort cel·lular. L'objectiu d'aquesta pràctica és posar en evidència la capacitat de fàrmacs per induir la mort cel·lular i analitzar els mecanismes pels quals aquesta es produeix.
3. Motilitat cel·lular. Les cèl·lules es mouen i aquesta capacitat depèn de diversos factors: adhesió, proteòlisi, migració, proliferació. L'objectiu és utilitzar un model experimental senzill per posar en evidència aquests factors i la seva importància en el procés de reparació d'una ferida in vitro.
4. Interaccions entre cèl·lules eucariotes i microorganismes. Les cèl·lules i els organismes no es troben aïllats. Molts fenòmens fisiològics i patològics requereixen de la interacció entre cèl·lules i organismes. En aquesta pràctica posarem en evidència, utilitzant un model de cèl·lules en cultiu, com un organisme procariota aprofita el citoesquelet d'una cèl·lula eucariota per propagar-se i envair els teixits.
La bibliografia necessària per a la preparació de les pràctiques s'entregarà amb el quadern de pràctiques.

II. Mòdul de discussió de problemes
Tres sessions de 1,5 hores. Els problemes es distribuiran amb antelació, es corregiran i després es discutiran en grups de setze estudiants.

TEMARI DETALLAT

MÒDUL I. MECANISMES DE TRANSMISSIÓ DE SENYALS EXTRACEL·LULARS

Tema 2. Mecanismes de transmissió de senyals extracel·lulars. Introducció (2 hores)

- Conceptes generals.

a) Regulació endocrina, paracrina, juxtacrina, autocrina, intracrina.

b) Tipus de lligands (hormones / neurotransmissors i altres).

c) Receptors.

1. Receptors intracel.lulars

2. Receptors de membrana.

- Canals iònics (activats per lligands / voltatge)

- Tirosina quinasa

- Associats a Proteïnes G

- Amb activitat enzimàtica.

d) Missatgers secundaris (AMPc, GMPc, DAG, IP3, Ca ⁺⁺, Phosphoinositols).

e) Regulació de l’activitat enzimàtica per missatgers secundaris (PKA, PKC,…)

f) Activitats importants en la transmissió de senyal.

- GTPasa

- Proteïna Quinases / Fosfatases

- Proteïnes acobladores

- Model de receptors: Receptors de la visió i l’olfacte / Receptors b-adrenergics. Acoblament a proteïnes G. Associació a l’adenilat ciclasa.

Tècniques específiques: Identificació i purificació de receptors de membrana. Assajos d’unió, tècniques de purificació i clonació.

Bibliografia bàsica

- Lodish, H . i d’altres . Molecular Cell Biology. Nova York: W.H. Freeman and company, 2000.

- Cooper, G.M. The Cell. A molecular approach. Washington D.C. and Sunderland, MA: ASM Press and Sinauer Associates, 2000.

Tema 3. Receptors amb activitat tirosina quinasa (3 hores)

- Receptors amb activitat quinasa. Receptors de factors de creixement i neurotrofines.

- Lligands i efectors.

- El receptor d’insulina com a model de receptor amb activitat tirosina quinasa.

- Resposta metabòlica a la insulina.

- Transmissió de senyal en resposta a insulina.

1. El receptor d’insulina i la seva activació

2. Proteïnes acobladores / Dominis d’interacció entre proteïnes SH3/SH2/PH. [IRS1-2]

3. Regulació d’activitats enzimàtiques;

3.1 Mitjançant fosfolípids / Modificació covalent (fosforilació) / localització subcel.lular)

4. Enzims involucrats en la transmissió de senyal per insulina.

-PI3K

-AKT/PDK

-GSK3 / GS

Articles il.lustratius

- Cross i d’altres. Inhibition of glycogen synthase kinase-3 by insulin mediated by protein kinase B. Nature 1995; 378:785-789.

- Withers i d’altres. Disruption of IRS-2 causes type 2 diabetes in mice. Nature 1998; 391:900-904.

Tècniques específiques: Mesura d’activitat quinasa; utilització d’inhibidors especifics. Marcatge de proteïnes amb epitops. Cromatografia. Determinació d’aminoàcids fosforilats.

Bibliografia bàsica

- Lodish, H. i d’altres. Molecular Cell Biology. Nova York: W.H. Freeman and company, 2000.

- Cooper, G.M. The Cell. A molecular approach. Washington D.C. and Sunderland, MA: ASM Press and Sinauer Associates, 2000.

Tema 4. Vies de MAP quinases (3 hores)

- Transmissió de senyals mediades per MAP quinases.

- Receptors. Mecanismes d’activació (modulació i amplificació de la senyal)

- Resposta a diferents estímuls

- Cos central de les vies de MAP quinases (MAPKKK / MAPKK / MAPK)

- Mecanisme d’activació de quinases

- Localització cel.lular

- Efectors cel.lulars de les vies de MAP quinases

- Regulació de factors de transcripció

- Via de MAPK de resposta a mitogens -Grb/SOS/Ras – RAF / MEK / ERK

- Vies de MAPKs de resposta a estrès (p38/JNK) - MEKK (MTK1) / MEK / JNK-p38 / - Paper en estrès, inflamació i apoptosi.

Articles il.lustratius

- Dérijard i d’altres. Independent human MAP kinase signal transduction pathways defined by MEK and MKK isoforms. Science 1995; 267:682-685.

- Gaits i d’altres. Phosphorylation and association with the transcription factor Atf1 regulate localization of Spc1 stress-activated kinase in fission yeast. Genes Dev 1998; 12:1464-1473.

Tècniques específiques: Mesura d’activitat MAP quinasa. Northern blot-Microarrays. Utilització d’organismes models.

Bibliografia bàsica

- Lodish, H. i d’altres. Molecular Cell Biology. Nova York: W.H. Freeman and company, 2000.

- Cooper, G.M. The Cell. A molecular approach. Washington D.C. and Sunderland, MA: ASM Press and Sinauer Associates, 2000.

Tema 5. Receptors del tipus serina quinasa: el TGF-beta (2 hores)

- El TGF-beta. Purificació. Caracterització: processament. Família de factors TGF-beta.

- Efectes del TGF-beta sobre cèl.lules epitelials i mesenquimals.

- Receptors del TGF-beta. Identificació. Concepte de receptor-acumulador. Caracterització. Mecanisme d'acció.

- Les proteïnes SMAD. Identificació. Implicació en la ruta del TGF-beta. Mecanisme d'acció: translocació al nucli.

- Gens activats per TGF-beta.

Articles il.lustratius

- Massagué, J. Type beta transforming growth factor from Feline Sarcoma Virus-transformed cells. J. Biol. Chem 1984; 259:9756-9761.

- Like, B., Massague, J. The antiproliferative effect of TGFbeta occurs at a level distal from receptors for growth-activating factors. J. Biol. Chem. 1986; 261:13426-13429.

- Wrana i d’altres. TGF-b signals through a heteromeric protein kinase receptor complex. Cell 1992; 71:1003-1014.

- Attisano i d’altres. Identification of human activin and TGFb type I receptors that form heteromeric kinase complexes with type II receptors. Cell 1993; 75:671-680.

- Wrana i d’altres. Mechanism of activation of the TGFb receptor. Nature 1994; 370:341-347.

- Liu i d’altres. A human Mad protein acting as a BMP-regulated transcriptional activator. Nature 1996; 381:620-623.

- Liu i d’altres. Dual role of the Smad4/DPC4 tumor suppressor in TGF-b-inducible transcriptional complexes. Genes & Dev 1997; 11:3157-3167.

Tècniques específiques: Crosslinking; Transfecció estable; Assajos d'activitat de promotors

Bibliografia bàsica:

- Lodish, H. i d’altres. Molecular Cell Biology. Nova York: W.H. Freeman and company, 2000.

Tema 6. Receptors nuclears (1,5 hores)

- Hormones lipofíliques. Tipus.

- Caracterització, purificació i clonatge del receptor de corticoides.

- Altres receptors nuclears. Estructura: factors transcripcionals dividits en dominis. Dits de Zn: estructura.

- Mecanisme d'activació de la transcripció. Identificació de seqüències d'unió en el DNA. Caracterització de complexos entre receptors; factors positius i negatius.

- Senyalització extracel.lular per als esteroides.

Articles il.lustratius

- Payvar i d’altres. Purified glucocorticoid receptors bind selectively in vitro to a cloned DNA fragment whose transcription is regulated by glucocorticoids in vivo. Proc Natl Acad Sci USA 1981; 78:6628-6632.

- Miesfeld i d’altres. Characterization of a steroid hormone receptor gene and mRNA in wild-type and mutant cells. Nature 1985; 312:779-781.

Tècniques específiques: Introducció al clonatge per dobles híbrids.

Bibliografia bàsica:

- Lodish, H. i d’altres. Molecular Cell Biology. Nova York: W.H. Freeman and company, 2000.

- Cooper, G.M. The Cell. A molecular approach. Washington D.C. and Sunderland, MA: ASM Press and Sinauer Associates, 2000.

Tema 7. Receptors de proteïnes de la matriu extracel·lular (1,30 hores)

- Les integrines. Tipus. Característiques generals. Estructures a les quals es troben associades: unions focals, hemidesmosomes

- Proteïnes associades a les unions focals: FAK i ILK

1. Rellevància de FAK per a la creació i destrucció de les unions focals.

2. Importància de l'adhesió a la matriu en el creixement i en l'apoptosi. Paper de FAK i de ILK-1

Articles il.lustratius

- Renshaw i d’altres. Focal adhesion kinase mediates the integrin signalling requirements for growth factor activation of MAP kinase. J. Cell. Biol. 1999; 147:611-618.

- Ilic i d’altres. Reduced cell motility and enhanced focal adhesion contact formation in cells from FAK deficient mice. Nature 1995; 377:539-544.

- Atwell i d’altres. The integrin-linked kinase (ILK) suppress anoikis. Oncogene 2000; 19:3811-3815.

Tècniques específiques: Generació d'animals mutants en un gen (KO); assajos de motilitat (time-lapse microscopy).

Tema 8. Proteïnes implicades en contactes cèl·lula-cèl·lula: l'E-cadherina (2 hores)

- Tipus de contactes intercel.lulars. Proteïnes implicades.

- Les unions adherents. Proteïnes que les constitueixen i d'altres associades.

- L'E-cadherina. Funcionalitat dels diversos dominis.

- Regulació de la funcionalitat de l'E-cadherina per fosforilació en tirosines: la beta-catenina i la p120-catenina.

- L'E-cadherina és un " master gene" epitelial.

- La beta-catenina s'uneix a factors citosòlics que regulen la seva degradació. Les proteïnes APC i l'axina. La ruta de wingless/wnt.

- La beta-catenina és un coactivador transcripcional. Cofactors. Regulació per APC. Gens diana.

Articles il.lustratius:

- Korinek i d’altres. Constitutive transcriptional activation by a b-catenin-TCf- complex in APC-/- colon carcinoma. Science 1997; 275:1784-1787.

- Morin i d’altres. Activation of b-catenin-Tcf signaling in colon cancer by mutations in b-catenin and APC. Science 1997; 275:1787-1790.

- Mege i d’altres. Construction of epithelioid sheets by transfection of mouse sarcoma cells with cDNAs for chicken cell adhesion molecules. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1988; 85:7274-7278.

Tècniques específiques: Assajos de retard electroforètic; assajos d'activitat promotora.

Bibliografia bàsica:

- Lodish, H. i d’altres. Molecular Cell Biology. Nova York: W.H. Freeman and company, 2000.

- Cooper, G.M. The Cell. A molecular approach. Washington D.C. and Sunderland, MA: ASM Press and Sinauer Associates, 2000.

MÒDUL II. REGULACIÓ DE L'EXPRESSIÓ GÈNICA

Tema 9. Estructura molecular de gens i cromosomes (2 hores)

- Seqüenciació de genomes.- Organització de gens i de regions no-codificants.

- Reorganització gènica: DNA mòbil; recombinacions.

- Estructura dels cromosomes; tipus, cromatina, histones.

- Morfologia i elements de cromosomes eucariotes; nombre i mides; altres proteïnes no-histones; patrons de tinció; regions d'heterocromatina.

- Dinàmica dels cromosomes en el nucli de les cèl.lules eucariòtiques.

- Altres elements genètics no cromosòmics: DNA mitocondrial.

Articles il.lustratius

- International Human Genome Sequencing Consortium. Initial Sequencing and analysis of the human genome. Nature 2001 409: 860-921

- Shoemaker i d’altres. Experimental annotation of the human genome using microarray technology. Nature 2001 409: 922-927.

- Mahy i d’altres. Spatial organization of active and inactive genes and non-coding DNA within chromosomal territories. J. Cell Biol 2002 157:579-589.

Tècniques específiques: DNA fingerprinting; tinció de cromosomes FISH (fluorescent in situ hybridization).

Bibliografia bàsica

- Lodish, H. i d’altres. Molecular Cell Biology. Nova York: W.H. Freeman and company, 2000. Cap. 9.

- Cooper, G.M. The Cell. A molecular approach. Washington D.C. and Sunderland, MA: ASM Press and Sinauer Associates, 2000. Cap. 29.

Tema 10. Regulació de la transcripció (2 hores)

- Control de la iniciació de la transcripció en bactèries.

- Control de la transcripció en eucariotes:

1. Elements cis i trans: promotors; activadors i repressors: domini d'unió a DNA, homo i heterodimerització, multicomplexos.

2. Mecanismes de control de l'inici de la transcripció mitjançat RNA Pol II:

a) Modificació d'histones; silenciament dels telòmers per heterocromatina.

b) Remodelació de la cromatina: el sistema Swi/Snf.

c) Paper dels factors de transcripció en l'ensamblatge del complex d'iniciació transcripcional.

d) Regulació dels nivells dels factors de transcripció.

e) Mecanismes d'activació de factors de transcripció.

f) Altres sistemes de control transcripcional: Pol I i III; T7 RNA polimerasa; transcripció en mitocòndries i cloroplastes; archaeas.

- Silenciament de la cromatina: epigenètica; compensació de dosi cromosòmica. Paper dels ARNs no codificants.

Articles il.lustratius

-Belandia B, Parker MG. Nuclear receptors: a rendezvous for chromatin remodeling factors. Cell. 2003 114:277-80.

- Turner BM. Cellular memory and the histone code. Cell. 2002 Nov 1;111(3):285-91.

- Zilberman i d’altres. ARGONAUTE4 control of locus-specific siRNA accumulation and DNA and histone methylation. Science. 2003 299:716-719.

Tècniques específiques: Determinació d'interaccions proteïna-proteïna: IPs; el sistema de dobles híbrids en llevat; determinació d'interaccions DNA-proteïna; determinació del posicionament de nucleosomes en el cromosoma; acetilacions; expressió gènica: northern blot; CHIPS (immunoprecipitació de cromatina).

Bibliografia bàsica

- Lodish, H. i d’altres. Molecular Cell Biology. Nova York: W.H. Freeman and company, 2000. Cap. 10.

- Cooper, G.M. The Cell. A molecular approach. Washington D.C. and Sunderland, MA: ASM Press and Sinauer Associates, 2000. Cap. 31.

Bibliografia complementària

- Bauerle, PA. IkB-NF-kB structures: at the interfase of inflammation control. Cell 1998; 95:729-731.

- Rothwarf, DM and Karin, M. The NF-kB activation pathway: a paradigm in information transfer from membrane to nucleus. Stke (Science), 1999, 26 oct., pàg.116.

Tema 11. Processament i transport de l’mRNA; transport nuclear; regulació de la traducció (2 hores)

- Terminació de la transcripció.

- Processament de mRNA eucariota:mecanismes i regulació: el transcriptoma.(Capping.- Splicing.- Poliadenilació.- Editing).

- Transport a través de l’NPC.

- Altres mecanismes de control posttranscripcional: associació de RNA a estructures cel.lulars; variacions en l'estabilitat i degradació de mRNAs; regulació de la traducció mitjançada per proteïnes i RNAs petits.

- ARN interferent: concepte; aplicacions; rol en la regulació de l’expressió gènica.

- Acoblament entre processos en l’expressió gènica.

Articles il.lustratius

- de la Mata i d’altres. A slow RNA polymerase II affects alternative splicing in vivo. Mol Cell. 2003 12:525-32.

- Maniatis T, Tasic B. Alternative pre-mRNA splicing and proteome expansion in metazoans. Nature. 2002 418:236-43.

- Aravin i d’altres. The small RNA profile during Drosophila melanogaster development.Dev Cell. 2003 5:337-50.

Tècniques específiques: Reaccions de splicing in vitro. B

Bibliografia bàsica

- Lodish, H. i d’altres. Molecular Cell Biology. Nova York: W.H. Freeman and company, 2000.

- Cooper, G.M. The Cell. A molecular approach. Washington D.C. and Sunderland, MA: ASM Press and Sinauer Associates, 2000.

- Garrett, R.H. and Grisham, C.M. Biochemistry, 2a. ed. Saunders College Publishing, 1999. Cap. 33.

Tema 12. Regulació de l'estabilitat de les proteïnes

- Regulació de proteòlisi en procariotes.

- Regulació de proteòlisi en eucariotes:

a) Sistemes SCF i APC.

b) Regulació de transcripció i de ciclines de cicle cel.lular per proteòlisi.

Articles il.lustratius

- Schubert i d’altres. Rapid degradation of a large fraction of newly synthesized proteins by proteasomes. Nature 2000; 404:770-774.

- Traenckner i d’altres. Phosphorylation of human IkB-alfa on serines 32 and 36 controls IkB-alfa proteolysis and NF-kB activation in response to diverse stimuli. EMBO J 1995; 14:2876-2883.

- Brown i d’altres . Control of IkB-alfa proteolysis by site-specific, signal-induced phosphorylation. Science 1995; 267:1485-1491.

- Diehl i d’altres . Inhibition of cyclin D1 phosphorylation on threonine-286 prevents its rapid degradation via the ubiquitin-proteasome pathway. Genes Dev 1997; 11:957-972.

- Yamano i d’altres. The role of the destruction box and its neighbouring lysine residues in cyclin B for anaphase ubiquitin-dependent proteolysis in fission yeast: defining the D-box receptor. EMBO J 1998; 17:5670-5678.

Tècniques específiques: Fosforilació i estabilitat de proteïnes in vitro; western blot. Estabilitat de proteïnes in vivo: gens reporter. Identificació de dominis de degradació.

Bibliografia bàsica

- Lin, E.C.C. and Lynch, A.S, ed. Regulation of gene expression in Escherichia coli. R.G. Landes Company, Austin. 1997. Cap.24.

- Cooper, G.M. The Cell. A molecular approach. Washington D.C. and Sunderland, MA: ASM Press and Sinauer Associates, 2000. Cap. 7

- Garrett, R.H. and Grisham, C.M. Biochemistry, 2a. ed. Saunders College Publishing, 1999. Cap. 33.

Bibliografia complementària

- Peters. SCF and APC: the Yin and Yang of cell cycle regulated proteolysis. Curr. Opin. Cell Biol. 1998; 10:759-768. (relació amb cicle cel.lular)

- Israel. IkB kinase all zipped up. Nature 1997; 288:519-521.

MÒDUL III. REGULACIÓ DE LA PROLIFERACIÓ I LA DIFERENCIACIÓ CEL·LULAR

Tema 13. El control de la proliferació i la diferenciació cel·lular durant el desenvolupament, la vida adulta i les situacions patològiques

- El control de la proliferació cel.lular durant el desenvolupament: generació de "pools" suficients de cèl.lules precursores. Eliminació de cèl.lules per apoptosi.

- El control de la proliferació cel.lular en l'adult. Diferències a nivell tissular. Exemples de models de teixits en proliferació constant i teixits quiescents.

- Importància del control adient de la proliferació cel.lular durant el desenvolupament i la vida adulta:

a) Depleció del "pool" de cèl.lules precursores.

b) Alteracions en la regulació de la homeostasi tissular en l'adult. Hiperproliferació i càncer. Insuficiència funcional.

- Introducció i recordatori del cicle cel.lular eucariota: fases del cicle, control de la transició G1 a S, el punt R, els checkpoints del cicle cel.lular. La sortida de Go: els gens de resposta immediata i els gens de resposta tardana

- Estudi del cicle cel.lular eucariota mitjançant fusions cel.lulars.

Articles il·lustratius

- Rao PN i d’altres. Mammalian cell fusion studies on the regulation of DNA synthesis and mitosis. Nature 1970; 225:159-164.

Bibliografia bàsica

- Cooper, G.M. The Cell. A molecular approach. Washington D.C. and Sunderland, MA: ASM Press and Sinauer Associates, 2000. Cap. 14

- Lodish, H. i d'altres. Molecular cell biology. Nova York: W.H. Freeman and company, 2000. Cap. 13.

Tema 14. Proliferació de les cèl·lules eucariotes (I): Regulació de la progressió G1 a S. (4 hores)

- Els llevats com a model per a l’estudi del cicle cel.lular

- La identificació de les ciclines: el descobriment del MPF (maturation promoting factor).

- La progressió del cicle cel.lular depèn de processos coordinats de fosforilació i degradació de proteïnes.

- Ciclines. Estructura molecular, tipus i paper durant les diferentes fases del cicle cel.lular.

- Ciclines: regulació de la síntesi i degradació.

- Quinases depenents de ciclines (cdk).

- Inhibidors de les cdks. Tipus i mecanismes d'acció.

a) La família CIP/KIP: p21, p27 i p57.

b) La família INK: p15, p16, p18, p19.

- Regulació de l'expressió dels inhibidors de cdks.

- Regulació dels complexos Cdk-Ciclina

- Les proteïnes de la família de Rb: Rb, p107 i p130. Rb i el punt R del cicle cel.lular.

- Els reguladors transcripcionals de la família E2F. Els partners moleculars d'E2F. Gens diana del complex E2F/Rb.

Articles il·lustratius

- Hartwell LH i d’altres. Genetic control of the cell division cycle in yeast: V. Genetic analysis of cdc mutants. Genetics 1973; 74:267-287.

- Koff A i d’altres. Human Cyclin E, a new cyclin that interacts with two members of the CDC2 gene family. Cell 1991; 66:1217-1228.

- Peeper DS i d’altres. Ras signalling linked to the cell cycle machinery by the retinoblastoma protein. Nature 1997; 386:177-181.

- Mann DJ i d’altres. Differential control of cyclins D1 and D3 and the cdk inhibitor p21 ^Kip1 by diverse signalling pathways in Swiss 3T3 cells. Oncogene 1997; 14:1759-1766.

- Herber B i d’altres. Inducible regulatory elements in the human cyclin D1 promoter. Oncogene 1994; 9:1295-1304.

- Reynisdóttir I i Massagué J. The subcellular locations of p15Ink4b and p27Kip1 coordinate their inhibitory interactions with cdk4 and cdk2. Genes Dev 1997; 11:492-503.

Tècniques específiques: knockouts múltiples; microinjecció d'anticossos neutralitzants; proteïnes dominants negatives; sistemes d'expressió gènica induïble; ús de senyals de localització nuclear.

Bibliografia bàsica

- Lodish, H. i d’altres. Molecular Cell Biology. Nova York: W.H. Freeman and company, 2000. Cap. 13

- Cooper, G.M. The Cell. A molecular approach. Washington D.C. and Sunderland, MA: ASM Press and Sinauer Associates, 2000.

- Alberts B i d’altres. Molecular Biology of the Cell. Nova York: Garland Science, 2002.

Bibliografia complementària

- Hickman ES i d’altres. The role or p53 and pRb in apoptosis and cancer. Cur Op Gen and Dev 2002; 12:60-66.

- Classon M and E Harlow. The retinoblastoma tumour suppressor in development and cancer. Nat Rev Cancer 2002; 2:910-917.

Tema 15. Proliferació de les cèl·lules eucariotes (II): Mitosi, Control de qualitat. Recombinació (4 hores)

- La regulació de la progressió durant la mitosi. El complex APC i el seu paper en la iniciació de l'anafase.

- El complex APC i sortida de mitosi.

- Segregació cromosòmica: mecanismes moleculars.

- Paper de les lesions del DNA en la carcinogènesi. Els mutàgens són carcinogens.

- p53: una proteïna essencial per a la regulació del cicle cel.lular. Estructura i funció. Regulació de p53 per mdm2. Altres proteïnes homòlogues a p53: p73. Gens diana de p53.

- El control de qualitat del material genètic. Els "checkpoints" del cicle cel.lular.

- Reparació del DNA: tipus i mecanismes. La reparació per la "correcció" de la DNA polimerasa. La reparació de les bases mal aparellades. La reparació per escisió. La reparació per connexió de DNA no-homòleg.

- La recombinasa Cre: característiques i aplicacions per a la transferència genètica regulable.

- Importància de la regulació de la progressió del cicle cel.lular i el control de qualitat del material genètic en situacions patològiques.

Articles il·lustratius

- Zhao R. i d’altres. Analysis of p53-regulated gene expression patterns using oligonucleotide arrays. Genes Dev 2000; 14:981-993.

- Lengauer C. i d’altres. Genetic instability in colorectal cancer. Nature 1997; 386:623-627.

- Denissenko M.F. i d’altres. Preferential formation of benzo[a]pyrene adducts at lung cancer mutational hotspots in p53. Science 1996; 274:430-432.

Tècniques específiques: hibridació de microarrays; recombinació homòloga; anàlisi del cariotip.

Bibliografia bàsica

- Alberts B. i d’altres. Molecular Biology of the Cell. Nova York: Garland Science, 2002.

- Cooper, G.M. The Cell. A molecular approach. Washington D.C. and Sunderland, MA: ASM Press and Sinauer Associates, 2000.

Bibliografia complementària

- Hoeijmakers JHJ. Genome maintenance mechanisms for preventing cancer. Nature 2001; 411:366-374.

- Musacchio A and Hardwick KG. The spindle checkpoint: structural insight into dynamic signalling. Nat Rev Mol Cel Biol 2002; 3:731-741.

- Zhou BBS and Elledge SJ. The DNA damage response: putting checkpoints in perspective. Nature 2000; 408:433-439.

- Bartek J and Lukas J. Mammalian G1- and S-phase checkpoints in response to DNA damage. Cur Op Cell Biol 2001; 13:728-747.

Tema 16. El temps en els organismes

- L'envelliment com a problema epidemiològic i poblacional.

- Senescència. Concepte. Identificació de cèl.lules senescents.

- Envelliment cel.lular.

- Telòmers i telomerasa: paper en senescència.

- Regulació de l'activitat telomerasa.

- Determinació de l'activitat telomerasa.

- Alteracions de l'activitat telomerasa en situacions patològiques.

Articles il·lustratius

- Dannenberg JH i d’altres. Ablation of the retinoblastoma gene family deregulates G1 control causing immortalization and increased cell turnover under growth-restricted conditions. Genes Dev 2000; 14:3051-3064.

- Durand B i d’altres. p27Kip1 alters the response of cells to mitogen and is part of a cell-intrinsic timer that arrests the ell cycle and initiates differentiation. Curr Biol 1998; 8:431-440

- González-Suárez E. i d’altres. Telomerase-defficient mice with short telomeres are resistant to skin tumorigenesis. Nat Genet. 2000; 26:114-117.

Tècniques específiques: assajos de detecció de cèl.lules senescents; activitat telomerasa; FISH sobre teixit.

Bibliografia bàsica

- Sherr CJ and DePinho RA. Cellular senescence: mitotic clock or culture shock. Cell 2000; 102:407-410.

- Artandi SE and DePinho RA. Mice without telomerase: what can they teach us about human cancer. Nature Med. 2000; 6:852-855.

Bibliografia complementària

- Guarente L and Kenyon C. Genetic pathways that regulate ageing in model organisms. Nature 2000; 408:255-262.

Tema 17. Apoptosi i anoikis

- Concepte de mort cel·lular programada. Apoptosi versus necrosi. Desregulació de l’apoptosi en patologies.

- Estímuls apoptòtics intrínsecs i extrínsecs.

- Maquinària bioquímica de l’apoptosi. Etapes bioquímiques del procés: iniciació, decisió, execució i eliminació.

- Concepte d’anoikis. Rellevància fisiopatològica.

- Adhesió al substrat, canvis morfològics, contactes cèl·lula-cèl·lula i supervivència.

- Maquinària bioquímica de l’anoikis. Connexió amb les rutes generals efectores de l’apoptosi.

Articles il·lustratius

- Desagher, S. i d’altres. Bid-induced conformational change of Bax is responsible for mitochondrial cytochrome c release during apoptosis (1999) J.Cell Biol. 144, 891-901

- Yawata i d’altres. Prolonged cell survival enhances peritoneal dissemination of gastric cancer cells. Oncogene 1998; 16:2681-2686

Tècniques específiques: Detecció d’apoptosi in vitro i in vivo: degradació del DNA, TUNEL i exposició de fosfatidilserina; Inducció i mesura d’anoikis in vitro.

Bibliografia bàsica

- Lodish i d’altres. Molecular Cell Biology . Freeman 4a. ed., 2000

- Alberts B. i d’altres. Molecular Biology of the Cell. Nova York: Garland Science, 2002

Bibliografia complementària

- Leist M and Jäättelä M Four deaths and a funeral: from Caspases to alternative mechanisms. Nat Rev Mol Cel Biol 2001; 2:1-10.

- Johnstone R. i d’altres. Apoptosis: a link between cancer genetics and chemotherapy. Cell 2002; 108:153-164.

Tema 18. Diferenciació cel·lular: mecanismes moleculars implicats en la diferenciació cel·lular. Plasticitat del fenotip diferenciat (3 hores)

- L'especialització cel.lular en els eucariotes. Els organismes unicel.lulars versus els pluricel.lulars.

- Especificiació cel.lular en S. cerevisiae. Regulació transcripcional.

- Diferenciació cel.lular: concepte. Marcadors de diferenciació: definició, caracterització, utilització pràctica. Estratègies per a la identificació de marcadors de diferenciació: anàlisi de proteïnes; anticossos monoclonals, cribratges genètics.

- El control de la diferenciació cel.lular. Determinació. Compromís.

- El model muscular: Cèl.lules mesenquimals indiferenciades donen lloc a cèl.lules musculars. Factors de transcripció miogènics: MyoD, Myf5, MRF i miogenina. L'acoblament entre diferenciació i proliferació: paper de p21 i de Rb. Més enllà dels gens: fusió de mioblastes i formació de sincitis. Utilitat dels models d'animals genèticament modificats per esbrinar el paper dels factors de diferenciació muscular.

- Diferenciació terminal i apoptosi: dues cares de la mateixa moneda?

- L'estabilitat del fenotip diferenciat.

- Concepte de transdiferenciació. Transdiferenciació directa i indirecta. Metaplàsia.

- La transdiferenciació en els models hepàtic i pancreàtic.

- La transdiferenciació: mecanismes genètics versus epigenètics.

- Implicacions terapèutiques.

Articles il.lustratius

- Houghton AN i d’altres. Surface antigens of melanocytes and melanomas. Markers of melanocyte differentiation and melanoma subsets. J Exp Med. 1982; 156:1755-1766.

- Alizadeh AA i d’altres. Distinct types of diffuse large B-cell lymphoma identified by gene expression profiling. Nature 2000; 403:503-511.

- Perou CM i d’altres. Molecular portraits of human breast tumors. Nature 2000; 406:747-752.

- Halevy O i d’altres. Correlation of terminal cell cycle arrest of skeletal muscle with induction of p21 by MyoD. Science 1995; 267:1018-1021.

- Skapek SX i d’altres. Inhibition of myogenic differentiation in proliferating myoblasts by cyclin D1-dependent kinase. Science 1995; 267:1022-1024.

- Shen CN i d’altres. Molecular basis of transdifferentiation of pancreas to liver. Nature Cell Biol 2000; 2:879-887.

Tècniques específiques: anticossos monoclonals; hibridació substractiva; microarrays; estratègies de knock in genètic; marcatge de llinatges cel.lulars.

Bibliografia bàsica

- Lodish, H. i d'altres. Molecular cell biology. Nova York: W.H. Freeman and company, 2000. Capítol 14.

- Wolpert L. Principles of Development.

- Blau HM and Baltimore D. Differentiation requires continuous regulation. J Cell Biol 1991; 112:781-783.

- Eguchi G and Kodama R. Transdifferentiation. Curr Opin Cell Biol 1993; 5:1023-1028.

Bibliografia complementària

- Blau HM and Baltimore D. Differentiation requires continuous regulation. J Cell Biol 1991; 112:781-783.

- Walsh K and Perlman H. Cell cycle exit upon myogenic differentiation. Curr Opin Genet Dev 1997; 7:597-602.

Tema 19. Homeòstasi cel·lular i tissular: cèl·lules mare

- Cèl.lules mare: concepte.

- Cèl.lules mare embrionàries (ES): origen i propietats.

- Utilització de cèl.lules mare embrionàries per a la generació d'animals genèticament modificats.

- Les cèl.lules mare en els teixits adults. Exemples. Propietats. Identificació.

- Les cèl.lules mare hematopoètiques. Progenitors hematopoètics. Assajos de progenitors.

- Regeneració tissular i cèl.lules mare.

- Implicacions terapèutiques.

Articles il.lustratius

- Thomson JA i d’altres. Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts. Science 1998; 282:1145-1147.

- Jones PH i d’altres. Stem cell patterning and fate in human epidermis. Cell 1995; 80:83-93.

- Brazelton TR i d’altres. From marrow to brain: Expression of neuronal phenotypes in adult mice. Science 2000; 290:1775-1779.

Tècniques específiques: empelt tissular; citometria de flux.

Bibliografia bàsica

- Fuchs E i Segre JA. Stem cells: A new lease for life. Cell 2000; 100:143-155.

- van der Kooy D i Weiss S. Why stem cells? Science 2000; 287:1439-1441.

Bibliografia complementària

- Múltiples autors. Stem cell research and Ethics. Science 2000; 287:1417-1446.

- Múltiples autors. Insight review: Stem cells. Nature 2001; 414:88-129.

MÒDUL IV. TRÀNSIT INTRACEL·LULAR I DINÀMICA DE MEMBRANES

Tema 20. Introducció a la dinàmica de membranes (recordatori). Microdominis de membrana

- Els components del sistema d'endomembranes: RER, complex de Golgi, vesícules d'exocitosi, sistema endocític, lisosomes, peroxisomes, formacions especialitzades de membranes (recordatori).

- Els principals problemes en la via secretòria: direccionament, classificació, manteniment de la composició i estructura dels orgànuls, transport/moviment (recordatori).

- El balanç de membranes en la cèl.lula: Síntesi de membranes de novo. Paper del retícul endoplasmàtic llis en la síntesi dels lípids de membrana en la via secretòria. Degradació de membrana: paper dels autofagosomes i lisosomes. La síntesi de membranes en els orgànuls.

- Microdominis de membrana: definició i implicacions funcionals.

- Proteïnes GPI i rafts. Evidències.

- Caveoles: morfologia, components i funció.

Articles il.lustratius

- Varma R and Mayor S. GPI-anchored proteins are organized in submicron domains at the cell surface. Nature 1998; 394:798-801.

- Liu PS i d’altres. Localization of platelet-derived growth factor-stimulated phosphorylation cascade to caveolae. J Biol Chem 1996; 271:10299-10303.

Tècniques específiques: fraccionament de membranes cel.lulars; FRET; microscòpia confocal

Bibliografia bàsica

- Lodish, H. i d'altres. Molecular cell biology. Nova York: W.H. Freeman and company, 2000. Capítol 17.

- Cooper, G.M. The Cell. A molecular approach. Washington D.C. and Sunderland, MA: ASM Press and Sinauer Associates, 2000. Capítols 9, 11 i 12.

Bibliografia complementària

- Kurzchalia TV, Parton RG. Membrane microdomains and caveolae. Curr Opin Cell Biol 1999; 11:424-431

- Simons K, Ikonen E. Functional rafts in cell membranes. Nature 1997; 387;569-572.

- Jacobson K, Dietrich C. Looking at lipid rafts? Trends Cell Biol 1999; 9:87-91.

Tema 21. Modificacions posttraduccionals de proteïnes en la via secretòria

- Introducció a la biosíntesi de proteïnes en la via secretòria.

- Les principals modificacions de proteïnes en la via secretòria: glicosilació, proteolisi, inserció en membranes.

- La N-glicosilació és una modificació molt freqüent de les proteïnes en cèl.lules eucariotes.

- Els diferents tipus de O-glicosilació.

- La N-glicosilació: inici. Biosíntesi del dolicol-P-oligosacàrid precursor. Processament dels N-glicans en el retícul endoplasmàtic.

- El paper del complex de Golgi en la continuació de la N-glicosilació. Glicosiltransferases: estructura genèrica i distribució.

- La diversitat d'estructures carbohidratades presents en la cèl.lula: significació biològica.

- Els mecanismes de l’O-glicosilació. Diversitat del grau i distribució de l’O-glicosilació en les glicoproteïnes. Correlació estructura-funció. Proteoglicans. Mucines. Extensines.

- Les principals funcions de la glicosilació de proteïnes. Implicacions biotecnològiques.

- La importància biològica de la glicosilació de proteïnes. Antígens de grup sanguini; lligands de selectines; adhesió cel.lular.

- Altres modificacions posttraduccionals en la via secretòria: proteolisi. Furina.

Articles il.lustratius

- Röttger, S. i d’altres. Localization of three human polypeptide GalNAc-transferases in HeLa cells suggests initiation of O-linked glycosylation throughout the Golgi apparatus. J Cell Sci. 1998;111:45-60.

- Almeida, R. i d’altres. A family of human beta4-galactosyltransferases. J Biol Chem 1997; 272:31979-31991.

Tècniques específiques: immunomicroscòpia electrònica; clonatge in silico.

Bibliografia complementària

- Driouich A, Faye L, and Staehelin LA. The plant Golgi apparatus: a factory for complex polysaccharides and glycoproteins. Trends Biochem Sci 1993; 18:210-214.

- Paulson JC. Glycoproteins: what are the sugar chains for? Trends Biochem Sci 1989; 14:272-276.

- Varki A. Factors controlling the glycosylation potential of the Golgi apparatus. Trends Cell Biol 1998; 8:34-40.

Tema 22. El trànsit intracel·lular de membranes: mecanismes moleculars (1.5 hores)

- Identificació dels "problemes" relacionats amb el trànsit vesicular.

- El trànsit vesicular dins el sistema d'endomembranes. Trànsit anterògrad i trànsit retrògrad.

- Tipus de vesícules segons el tipus de coberta i la seva implicació en el transport de proteïnes.

- Vesícules recobertes de clatrina. Vesícules recobertes de COPI i COPII.

- Mecanismes genèrics de gemmació, reconeixement de membrana diana i fusió vesicular.

- Les proteïnes adaptadores.

- Les petites proteïnes amb activitat GTPasa: Arf, Sar1.

- Paper de la dinamina en el procés d'alliberació de la vesícula.

- L'especificitat en el procés de fusió a la membrana diana: v-SNAREs i t-SNAREs.

- La regulació del trànsit vesicular: les Rab són petites proteïnes amb activitat GTPasa. Diversitat i funció.

- Els models de trànsit vesicular versus la maduració de les cisternes: dos models dinàmics per al manteniment de l'estructura funcional del complex de Golgi.

Articles il.lustratius

- Novick P i d’altres. Identification of 23 complementation groups required for post-translational events in the yeast secretory pathway. Cell 1980; 21:205-215.

- Bonfanti L, Mironov AA, Martínez-Menárguez JA, Martella A, Fusella A, Baldassarre M, Buccione R, Geuze HJ, Mironov A, Luini A. Procollagen traverses the Golgi stack without leaving the lumen of cisternae: Evidence for cisternal maturation. Cell 1998; 95:993-1003.

- Orci L, Amherdt M, Ravazzola M, Perrelet A, Rothman JE. Exclusion of Golgi residents from transport vesicles budding from Golgi cisternae in intact cells. J Cell Biol 2000; 150:1263-1269.

Tècniques específiques: el transport vesicular reconstituït in vitro; inmunomicroscòpia ultraestructural quantitativa.

Bibliografia complementària

- Farquhar MG, Palade GE. The Golgi apparatus: 100 years of progress and controversy. Trends Cell Biol 1998; 8:2-10.

- Schekman R, Orci L. Coat proteins and vesicle budding. Science 1996; 271:1526-1533.

Tema 23. Mecanismes i regulació de l'endocitosi (1,5 hores)

- L'endocitosi mediada per receptor: característiques essencials. Diferències respecte a l'endocitosi en fase líquida.

- Els models del receptor de LDL, el receptor d'EGF i el receptor de transferrina.

- Etapes del procés d'endocitosis: endosomes precoços; el compartiment d'alliberació i reciclatge, endosomes tardans. Identificació funcional i molecular. Polaritat dels compartiments endosomals. El pH dels compartiments endosomals. Dinàmica de l'endocitosi.

- Paper del citoesquelet en els processos d'endocitosi.

- Classificació de proteïnes en el compartiment endosomal: mecanismes i senyals. Semblances i diferències respecte de la classificació de proteïnes en la xarxa del trans-Golgi.

- El destí de les proteïnes internalitzades per endocitosi.

- Transcitosi.

Articles il.lustratius

- Le Borgne R i d’altres. The mammalian AP-3 adaptor-like complex mediates the intracellular transport of lysosomal membrane glycoproteins. J Biol Chem. 1998; 273:29451-29461.

- Sheff DR i d’altres. The receptor recycling pathway contains two distinct populations of early endosomes with different sorting functions. J Cell Biol 1999; 145:123-129.

Tècniques específiques: assajos d'unió de lligand-receptor sobre cèl.lules; identificació de compartiments endosomals per endocitosi; identificació de compartiments utilitzant marcadors moleculars.

Bibliografia complementària

- Robinson MS, Watts C, Zerial M. Membrane dynamics in endocytosis. Cell 1996; 84:13-21.

- Marsh M, McMahon HT. The structural era of endocytosis. Science 1999; 285:215-220.

Tema 24. Mecanismes i regulació de l'exocitosi

- Secreció constitutiva i secreció regulada.

- Tipus cel.lulars en els quals és particularment important la secreció regulada.

- Tipus de vesícules intracel.lulars en els quals s'emmagatzema el material de secreció.

- Models per a la generació dels grànuls de secreció: classificació a l'entrada o classificació per retenció.

- Maduració de les vesícules de secreció. Microambient. Agregació molecular.

- La secreció de neurotransmissors com a model per a l'anàlisi molecular de l'exocitosi.

- "Docking" i fusió vesicular. v-SNAREs i t-SNAREs.

- La regulació de l'exocitosi.

Articles il.lustratius

- Kuliawat R i d’altres. Differential sorting of lysosomal enzymes out of the regulated secretory pathway in pancreatic beta cells. J Cell Biol 1997; 137:595-608.

- Bennett BD i d’altres. A furin-like convertase mediates propeptide cleavage of BACE, the Alzheimer's beta-secretase. J Biol Chem 2000; 275:37712-37717.

Bibliografia complementària

- Arvan P and Castle D. Sorting and storage during secretory granule biogenesis: looking backward and looking forward. Biochem J 1998; 332:593-610.

- Dannies PS. Protein hormone storage in secretory granules: Mechanisms for concentration and sorting. Endocr Rev 1999; 20:3-21.

Tema 25. Polaritat cel·lular: mecanismes de generació i manteniment. Classificació de proteïnes. Transcitosi

- La polaritat en cèl.lules eucariotes: llevats, cèl.lules epitelials, mesenquimals, hematopoètiques i nervioses. Significació funcional.

- Generació i manteniment de la polaritat: els senyals espaials i la generació d'asimetria.

- Ensamblatge del citoesquelet en les zones d'adhesió cel.lular.

- El paper de la reorganització del citoesquelet en la generació d'informació espaial.

- Els mecanismes de classificació molecular i la polaritat cel.lular.

- Els llocs de classificació de proteïnes. Classificació de proteïnes al llarg de la via secretòria:

a) Proteïnes residents del RER i proteïnes residents del Golgi.

b) Classificació de proteïnes en la xarxa del trans-Golgi.

c) Vesícules apicals i vesicules basolaterals.

- Una teoria general de classificació de proteïnes: classificació per defecte, mecanismes actius per senyals i receptors, paper dels lípids de membrana. Etiquetes moleculars per a la classificació de proteïnes.

- El paper dels lípids en la classificació de proteïnes en la via secretòria. Microdominis de lípids: rafts i caveoles.

- Classificació de proteïnes en la via endosomal. Transcitosi.

- La jerarquia d'esdeveniments en l'establiment de la polaritat cel.lular.

Articles il.lustratius

- Grindstaff KK i d’altres. Sec6/8 complex is recruited to cell-cell contacts and specifies transport vesicle delivery to the basal-lateral membrane in epithelial cells. Cell 1998; 93:731-740.

- Kreitzer G i d’altres. Three-dimensional analysis of post-Golgi carrier exocytosis in epithelial cells. Nat Cell Biol 2003; 5:126-136.

Tècniques específiques: aïllament de microdominis de lípids; manipulació genètica de la classificació de proteïnes; ús de virus per a l'estudi de la classificació de proteïnes; microscòpia confocal; utilització de proteïna verd fluorescent (GFP); microscòpia de “time-lapse”.

Bibliografia complementària

- Yeaman C, Grindstaff KK, Nelson WJ. New perspectives involved in generating epithelial cell polarity. Physiol Rev 1999; 79:73-98.

Tema 26. El moviment dins la cèl·lula. Motors moleculars

- El moviment dins la cèl.lula. El cas de les cèl.lules nervioses.

- Els tipus d'experiments que permeten estudiar els motors moleculars.

- Motors moleculars. Kinesines i dineïnes: diversitat i especificitat de la càrrega.

- Miosines: motors d'actina.

- El paper dels microtúbuls i proteïnes associades i del citoesquelet d'actina en el moviment intracel.lular: Vesícules, grànuls i RNA.

- Transport intracel.lular i generació d’asimetria.

Articles il.lustratius

- Petritsch C. i d’altres. The Drosophila Myosin VI Jaguar is required for basal protein targeting and correct spindle orientation in mitotic neuroblasts. Dev Cell 2003; 4:273-281.

- Verhey KJ. i d’altres. Cargo of kinesin identified as JIP scaffolding proteins and associated signalling molecules. J Cell Biol 2001; 152:959-970.

Tècniques específiques: RNAs interferents.

Bibliografia bàsica

- Lodish, H. i d'altres. Molecular cell biology. Nova York: W.H. Freeman and company, 2000. Capítol 19.

Bibliografia complementària

- Goodson HV, Valetti C, Kreis TE. Motors and membrane traffic. Curr Opin Cell Biol 1997; 9:18-28.

- Nicklas RB. How cells get the right chromosomes. Science 1997;275:632-637.

MÒDUL V. LA FORMA I EL MOVIMENT DE LES CÈL·LULES
Tema 27. Estructura i funció dels principals elements del citoesquelet (recordatori)

- Microfilaments d'actina. Actina G i F. Polaritat dels filaments. Organització. Associació a la membrana. Proteïnes associades. Miosina.

- Microtúbuls. Tubulina. El centrosoma. Polaritat. Concentració crítica. Inestabilitat dinàmica. Proteïnes associades.

- Filaments intermediaris. Classificació i distribució cel.lular. Organització intracel.lular.

- Formacions especialitzades: microvellositats, vora en raspall, cilis i flagels.

Bibliografia bàsica

- Becker, W. M. i d'altres. The world of the cell. Nova York: Benjamin Cummings Publishing Company, 1996. Capítols 20 i 21.

- Lodish, H. i d'altres. Molecular cell biology. Nova York: W.H. Freeman and company, 2000. Capítol 18

- Cooper, G.M. The Cell. A molecular approach. Washington D.C. and Sunderland, MA: ASM Press and Sinauer Associates, 2000. Capítol 11.

Tema 28. Paper del citoesquelet en la determinació de la forma cel·lular

- Organització de l'actina en la cèl.lula: feixos i xarxes. Xarxa cortical.

- Fibres d'estrès: feixos d'actina. Estructura i contractilitat. Distribució.

- Xarxes d'actina: actina cortical i xarxes citosòliques. Proteïnes associades a actina.

- Les xarxes citoplàsmiques d'actina. Regulació per proteïnes que uneixen actina.

a) Proteïnes que regulen la polimerització d'actina: timosina beta, profilina.

b) Proteïnes que regulen la longitud dels filaments d'actina: gelsolina, cofilina.

c) Proteïnes que regulen l'estabilitat dels filaments d'actina: capZ, tropomodulina.

- La xarxa d'actina cortical. Estructura en sistemes cel.lulars model.

- Interacció de la xarxa d'actina cortical amb la membrana:

a) El citoesquelet d'actina i les estructures d'adhesió cèl.lula-cèl.lula i cèl.lula-matriu.

b) Les proteïnes de tipus ERM (ezrina, radixina i moesina).

c) La xarxa d'actina com a integradora de senyals extracel.lulars.

- Paper dels microfilaments d'actina i miosina en els moviments intracel.lulars: vesícules i currents citoplàsmiques .

Articles il.lustratius

- Algrain M i d’altres. Ezrin contains cytoskeleton and membrane binding domains accounting for its proposed role as a membrane cytoskeletal linker. J Cell Biol 1993; 120:129-139.

- Colonnato H i d’altres. Laminin polymerization induces a receptor-cytoskeleton network. J Cell Biol 1999; 145: 619-631.

Tècniques específiques: detecció d'actina F amb faloidina; extracció diferencial de proteïnes del citoesquelet (anàlisis immunocitoquímics i bioquímics); utilització de proteïnes híbrides etiquetades amb GFP.

Bibliografia bàsica

- Lodish, H. i d'altres. Molecular cell biology. Nova York: W.H. Freeman and company, 2000. Capítol 18.

- Cooper, G.M. The Cell. A molecular approach. Washington D.C. and Sunderland, MA: ASM Press and Sinauer Associates, 2000. Capítol 11.

Bibliografia complementària

- Pumplin D and Bloch RJ. The membrane skeleton. Trends Cell Biol 1993; 3:113-117.

Tema 29. Paper del citoesquelet d'actina en el moviment cel·lular. Regulació del moviment cel·lular: integració de senyals de membrana en l'activitat del citoesquelet (2 hores)

- Importància del moviment cel.lular en processos fisiològics.

- Tipus de moviment cel.lular: moviments ameboides ràpids i lents.

- Lamelipodis i filopodis. Paper de les xarxes del citoesquelet d'actina.

- Les petites proteïnes amb activitat GPTasa (ras, rho, rac, cdc42): paper en el moviment cel.lular.

- Paper dels senyals extracel.lulars en l'activació del moviment. Quimiotaxi. Quimioatracció i quimiorepulsió.

- El paper del Ca++ en la quimiotaxi.

- Integració dels senyals extracel.lulars.

- El citoesquelet d'actina i els microorganismes patògens intracel.lulars.

Articles il.lustratius

- Nobes CD and Hall A. Rho, Rac, anc Cdc42 GTPases regulate the assembly of multimolecular focar complexes associated with actin stress fibers, lamellipodia, and filopodia. Cell 1995; 81:53-62.

- Nobes CD and Hall A. Rho GTPases control polarity, protrusion, and adhesion during cell movement. Cell 1999; 144:1235-1244.

Tècniques específiques: microscòpia de time-lapse; assajos de migració i motilitat cel.lular (dispersió, curació de ferides, migració a través de filtre, quimiotaxi, invasió).

Bibliografia complementària

- Horwitz AF and Parsons JT. Cell migration - movin'on. Science 1999; 286:1102-1103.

- Lauffenburger DA and Horwitz AF. Cell migration: a physically integrated molecular process. Cell 1996; 84:359-369.

Tema 30. La cèl·lula i la matriu extracel·lular en el desenvolupament, la remodelació dels teixits i les situacions patològiques

- Les membranes basals: components i organitació (recordatori).

- Principals components de la matriu extracel.lular (recordatori).

- La membrana basal i la matriu extracel.lular com a reguladors de l'activitat cel.lular: polarització, diferenciació, migració.

- Migració cel.lular: adhesió i desadhesió a la matriu. ADAMs.

- Proteolisi extracel.lular: proteases implicades. Activadors del plasminogen. Metaloproteases.

- La migració cel.lular durant el desenvolupament. Alguns exemples.

- La migració cel.lular en el context de la remodelació tissular. Alguns exemples.

- La migració cel.lular en situacions patològiques: el càncer. Alguns exemples.

Articles il.lustratius

- De Arcangelis A i d’altres. Inhibition of laminin alpha1-chain expression leads to alteration of basement membrane assembly and cell differentiation. J Cell Biol 1996; 133:417-430.

- Ryan MC i d’altres. Targeted disruption of the LAMA3 gene in mice reveals abnormalities in survival and late stage differentiation of epithelial cells. J Cell Biol 1999; 145:1309-1323.

- Wilson CL i d’altres. Intestinal tumorigenesis is suppressed in mice lacking the metalloproteinase matrilysin. Proc Natl Acad Sci USA 1997; 94:1402-1407.

Tècniques específiques: inhibició de l'expressió gènica utilitzant estratègies anti-sentit; assajos d'adhesió i desadhesió; assajos de proteòlisi.

Bibliografia complementària

- Streuli C. Extracellular matrix modelling and cell differentiation. Curr Opin Cell Biol 1999; 11:634-640.

- Werb Z. ECM and cell surface proteolysis: regulating cellular ecology. Cell 1997; 91:439-442.