UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação Programa de Pós-Graduação em Biologia e Biotecnologia de Microrganismos

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação Programa de Pós-Graduação em Biologia e Biotecnologia de Microrganismos CÓDIGO: DISCIPLINA: PRÉ-REQUISITOS: PROGRAMA DE DISCIPLINA ASPECTOS MOLECULARES E BIOLÓGICOS ENVOLVIDOS NA SINALIZAÇÃO INTRACELULAR CARGA HORÁRIA: TEÓRICA: 60 PRÁTICA: 0 TOTAL: 60 CRÉDITO: TEÓRICA: 4 PRÁTICA: 0 TOTAL: 4 PROFESSOR: ASSINATURA: EMENTA: Objetivos: METODOLOGIA: JERÔNIMO PEREIRA DE FRANÇA E HELENA COSTA A disciplina abordará a identificação e a compreensão dos processos básicos da célula e sua resposta aos estímulos que mobilizam cálcio como segundo mensageiro. Serão apresentados temas como Cultura de Células Animais e de Microorganismos, o Ciclo celular e a Apoptose, dando ênfase nas vias de ativação e/ou de moléculas chaves neste processo, no que diz respeito as suas relações com a homeostase do corpo humano e suas alterações em afecções fisiológicas que promovem a tumorgênese e as infecções bacterianas. Serão discutidas em destaques as tecnologias moleculares e celulares tais como: Terapia Gênica, Terapia Celular com Células tronco, bem como técnicas de proteômica, citometria de fluxo e microscopia de fluorescência confocal, como alicerces para estudos de microorganismos e células em Biologia Molecular, Celular e de áreas afins. Geral: Tem-se tem como objetivo orientar o aluno a integrar, associar e aplicar na sua atuação profissional e na pesquisa os fundamentos e conceitos de Biologia Celular & Molecular e Biotecnologias, que permeiam as diversas áreas das Ciências e da Pesquisa. No decorrer das aulas, espera-se a aproximação e o entrelaçamento dos conteúdos, das aplicações biotecnológicas e o entendimento do uso de equipamentos na prática profissional. Específico: Indicar as bases para o conhecimento dos processos celulares e moleculares visando à integração e à compreensão destes em condições de homeostasia e, em afecções tumorgênicas pertinentes e infecções. Neste contexto, trataremos a Biologia Molecular e celular como ferramenta para o diagnóstico e tratamento do câncer e no controle de infecções bacterianas. A disciplina de ASPECTOS MOLECULARES E BIOLÓGICOS ENVOLVIDOS NA SINALIZAÇÃO INTRACELULAR, ministrada para alunos dos cursos de PÓS- GRADUAÇÃO EM BIOLOGIA E BIOTECNOLOGIA DE MICRORGANISMOS, apresentará o Mapa Conceitual como ferramenta de ensino, estudo e aprendizagem. Sendo utilizados os diversos tipos de estratégias de aprendizagem abaixo discriminadas: Aula expositiva - Buscando introduzir e aprofundar os conhecimentos de cada assunto e facilitar o estudo posterior. Aconselha-se, em prol de aumento do

2 AVALIAÇÃO : rendimento que os alunos estudem antecipadamente cada tópico, com base no programa e bibliografia apontada pela disciplina; Aula Teórica-Prática I - Após a exposição da aula pelo professor, será apresentada uma questão aos alunos sobre a aplicação teórico-prática do tema objeto da aula. Assim, após breve apontamento pelos alunos da solução prática a questão apresentada, o professor facilita a discussão apontando as práticas cabíveis e indicando artigos científicos para a solução ou discussão do problema levantado. Busca-se introduzir e aprofundar os conhecimentos de cada assunto e facilitar o estudo posterior. Aconselha-se, em prol de aumento do rendimento que os alunos estudem antecipadamente cada tópico, com base no programa e bibliografia apontada pela disciplina; Aula Teórica-Prática II: Divididos em grupos para elaboração de seminários, de acordo com assunto estudado, os alunos realizarão acompanhamento de diversas metodologias de Biofísica celular e Molecular ligadas ao programa da disciplina, buscando introduzir e aprofundar os conhecimentos de cada assunto e facilitar o estudo posterior. Aconselha-se, em prol de aumento do rendimento que os alunos estudem antecipadamente cada tópico, com base no Programa, artigos científicos e bibliografia apontada pela disciplina; Estudo Dirigido - Após a aula expositiva em que o professor norteará o conhecimento para entendimento do tema em questão, este levantará questões-problemas para a consulta devida à bibliografia sugerida. Os grupos de alunos entregarão seus apontamentos e/ou apresentarão em forma de seminário. Neste contexto, será utilizado o Mapa Conceitual como estratégia de estudo e apresentação das soluções ao problema apresentado. Avaliação da Aprendizagem: A verificação da aprendizagem na disciplina ocorrerá de maneira continuada onde, os alunos a cada aula executarão: discussões, estudo dirigido, seminários, relatório, freqüência, avaliação objetiva e dissertativa. A nota final do aluno será composta pela somatória das atividades realizadas sob a supervisão dos professores responsáveis e convidados. O critério de avaliação seguirá as normas apresentadas pela Universidade Estadual de Santa Cruz UESC; Orientação Extraclasse: Os professores estarão à disposição dos alunos para dirimir dúvidas da disciplina, em aulas propostas ou no DCB, em horários disponíveis e previamente combinados. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO: I. Introdução o Biologia Celular e Molecular e a proposta do curso o o Apresentação do Curso e dos Professores Apontamento dos textos científicos para estudo I II. Sinalização Celular e Intracelular Sinalização Celular SNA Via Simpática Via Parassimpática Receptores purinérgicos, colinérgicos e adrenérgicos Primeiros e Segundos Mensageiros: Amplificação de Sinal Papel do cálcio na proliferação e morte celular Receptores de Superfície Celular Receptores Intracelulares Discussão de artigos científicos correlacionando pesquisa

3 III. Divisão de Células e Microorganismos Controle do ciclo celular Proteínas envolvidas no controle do ciclo celular Check points Alterações que levam ao descontrole do ciclo celular Controle intracelular dos eventos do ciclo celular Complexo Ciclina-Cdk Fase-S Função e regulação da p53, p21 e p27 Função e regulação da Rb Danos ao DNA e o papel da p53 Avanços dos estudos em proliferação celular e o Câncer Discussão de artigos científicos correlacionando pesquisa e prática clínica Discussão de trabalhos científicos I IV. Apoptose Ø VIA EXTRÍNSECA: RECEPTORES DE MORTE CELULAR: Sinal químico para execução da apoptose; Família de receptores de morte celular: TNFR1, Fas/CD95, DR3 a DR6 e citocinas; Proteínas adaptadoras e pró-caspases; Pró-caspases, caspases, apoptosoma; Ø VIA INTRÍNSECA: MITOCÔNDRIA E RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO: Indução de apoptose por agentes químicos, físicos e biológicos Poro de permeabilidade transitória e potencial mitocondrial Estresse do retículo endoplasmático Papel do cálcio intracelular Papel da caspase 12 Fatores de indução de apoptose: via mitocondrial: citocromo C, AIF, endonuclease G e Smac/Diablo; Fatores inibidores de apoptose, membros da família IAP Fatores pró ou anti-apoptóticos: membros da família Bcl2 Estudos em Apoptose e tumorgênese Discussão de artigos científicos correlacionando pesquisa V. Câncer Restrições à mitose e estímulos reguladores de superfície celular Fisiopatologia do câncer Marcadores tumorais Restrições à mitose e estímulos reguladores de superfície celular

4 Fatores de crescimento, hormônios e inibidores no controle dos processos de crescimento ou proliferação e apoptose Proliferação celular, reparo e dano causado ao genoma Apoptose e mecanismo de Checkpoint ü Oncogênese: Fatores carcinogênicos e fenômenos de mutação espontânea Agentes carcinogênicos (químicos, físicos ou biológicos) Alterações mutagênicas e não mutagênicas ou epigenéticas nas células Aneuploidia e amplificações genéticas. Oncogênese física, química e biológica Neoplasia maligna: Oncogenes e protooncogenes; Fatores de crescimento e doenças: aterosclerose, fibrose pulmonar, mielofibrose e neoplasias; Componentes da Sinalização celular ü Biologia Tumoral: Ciclo celular, proliferação e reprodução controlada das células; ü Crescimento tecidual: Proliferação de células cancerosas e normais e o fator temporal; Fração proliferativa e sensibilidade aos medicamentos antiblásticos (Quimioterapia) e às radiações ionizantes (Radioterapia); Volume tumoral, diagnósticos, metastatização hematogênica. ü Imunologia tumoral: Reconhecimento antigênico, receptores para antígeno, complexo MHC e citotoxicidade; Câncer, produção de anticorpos e antígenos tumorais; Células Natural Killer e expressão de receptores para antígenos (TCR) Ação de Citocinas, interferona, IL-2 e fator de necrose tumoral (TNF) Imunoterapia do tumor e Radicais livres; Factores de necrose tumoral (TNF): células tumorais, citolise ou morte celular. ü A relação entre o tumor e o hospedeiro: Propriedade de tumores malignos; fatores mecânicos e imunológicos em relação ao tumor primário; Disseminação transcavitária, linfática e sangüínea; Padrões de localização, classificação e nomenclatura dos tumores. ü Células tronco e o câncer: Origem embrionária dos tumores: hepatoblastoma, nefroblastoma, neuroblastoma, retinoblastoma e osteoblastoma; Células primitivas totipotentes: teratomas, seminomas, coriocarcinomas e carcinoma de células embrionárias. ü Graduação e estadiamento dos tumores malignos: Lesões proliferativas controladas e lesões pré-neoplásicas. ü Terapia Celular: Utilização Problemas e avanços

5 Discussão de trabalhos científicos VI. Mecanismos de sinalização e defesa aos agentes patogênicos: Mecanismos de defesa sistêmico celular; Recrutamento das células sangüíneas de defesa Mecanismos de defesa humoral Imunidade celular Os linfócitos T auxiliares CD4 + Os linfócitos T supressores CD8 + As células natural Killer (NK) TNF: processo inflamatório e infeccioso VII. Biotecnologia aplicada em biologia celular & molecular: ü Laboratório de Cultura de Células Animais e de Microorganismos Utilização Equipamentos do Laboratório Material e esterilidade Composição do Meio de Cultura: Suplementos, Tampões, ph e indicadores Enzimas Contaminação, como evitar. Cultua de Células: Cultura Primária Linhagens contínuas Semeadura, passagem, teste de viabilidade, contagem, congelamento e descongelamento; Demonstração prática na bancada do laboratório, simulando trabalho em condições de esterilidade, de semeadura, passagem, teste de viabilidade e contagens. Aplicações na pesquisa e na prática médica - Transplante. ü Expressão Protéica e Proteômica: Immunoblotting ELISA Tecnologia de proteômica Preparação de amostra Cromatografia liquida Eletroforese uni- e bi-dimencional Espectrometria de massa

6 Bioinformática em proteômica Aplicação de métodos como ferramenta em estudos do câncer; Discussão de artigos científicos correlacionando pesquisa e prática clínica. ü Citometria de Fluxo História da Citometria de fluxo Fluorescência; Laser; Anticorpos monoclonais e policlonais; Corantes e Anticorpos Fluorescentes; Tipos de fluorocromos; Reação Antígeno e Anticorpo; Controles isotípicos; Reações de Imunofluorescência Direta e Indireta; Equipamento e Análise de tamanho e Complexidade; Aplicações: Conceito de viabilidade celular do ponto de vista da citometria de fluxo; Classificação da funcionalidade celular baseada na atividade metabólica da célula; Avaliação da integridade e do potencial de membrana; Análise de Populações de células por corantes e anticorpos fluorescentes; Análise do Apoptose; Análise do Ciclo celular; Pesquisa e Medicina ü Microscopia de Fluorescência Luz policromática Laser Fluorescência Corantes e Anticorpos Fluorescentes Equipamento e Formação de Imagens em 2D e 3D Técnica de imunofluorescência e microscopia confocal: Marcação dos filamentos de actina com Faloidina conjugada com Alexaflúor 488 ou 594; Marcação do núcleo através do corante fluorescente DAPI; Identificação simultânea do núcleo e dos filamentos de actina; Formação de imagens em 2D e 3D por microscopia de fluorescência confocal REFERÊNCIAS: ü Bibliográficas: ALBERTS ET AL. BIOLOGIA MOLECULAR DA CÉLULA. EDITORA ARTES

7 MÉDICAS. 4ª EDIÇÃO, ALBERTS ET AL. MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL. EDITORA. ARTES MÉDICAS. 4ª EDIÇÃO, ALBERTS E AL. FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA MOLECULAR. EDITORA ARTES MÉDICAS.PORTO ALEGRE, H. P. RANG; M. M. DALE; J. M. RITTER; R. FLOWER. FARMACOLOGIA.. 6ª EDIÇÃO. ED. ELSEVIER, SILVERTHORN, DEE UNGLAUB. FISIOLOGIA HUMANA UMA ABORDAGEM INTEGRADA. EDITORA MANOLE G. COOPER A CÉLULA, UMA ABORDAGEM COMPLETA 3ª EDIÇÃO, G. COOPER THE CELL, A MOLÉCULA APPROACH 2ª EDIÇÃO, LODISH ET AL. MOLECULAR CELL BIOLOGY 5ª EDIÇÃO, REGINALD H. GARRETT AND CHARLES M. GRISHAM. MOLECULAR ASPECTS OF CELL BIOLOGY. INTERNATIONAL EDITION: BENJAMIN A. PIERCE - GENÉTICA UM ENFOQUE CONCEITUAL - EDITORA GUANABARA KOOGAN, EDUARDO A.C. GARCIA. EDITORA SARVIER. BIOFÍSICA. SÃO PAULO POLÍGRAFO DO DEPARTAMENTO DE BIOFÍSICA, BIOFÍSICA FUNDAMENTAL BRAHIM F. HENEINE. BIOFÍSICA BÁSICA. RIO DE JANEIRO, R.F. FARR AND P.J. ALLISY-ROBERTS. PHYSICS FOR MEDICAL IMAGING., DAUNDERS, LONDON, Z.H. CHO, J.P. JONES, M. SINGH, WILEY, NEW YORK. FOUNDATIONS OF MEDICAL IMAGING, ü Artigos científicos: A serem indicados pelos professores e pertinentes a cada tópico do Conteúdo programático proposto na disciplina