Εισαγωγή: Το DNA είναι το γενετικό υλικό. Το Κεντρικό Δόγμα της Μοριακής Βιολογίας.
Δομικές ιδιότητες και οργάνωση του DNA: Η δομή των νουκλεϊκών οξέων. Υβριδοποίηση νουκλεϊνικών οξέων. Κινητική της αναδιάταξης γονιδιωμάτων. Κυκλικά DNA, υπερελίκωση, τοπολογία. Δομικές ιδιαιτερότητες του RNA. Οργάνωση του προκαρυωτικού και ευκαρυωτικού γονιδιώματος: Επαναλαμβανόμενες και μοναδικές DNA αλληλουχίες. Υπερμοριακή οργάνωση του κυτταρικού DNA: Ιστόνες, νουκλεοσώματα, χρωματίνη.
Αντιγραφή του DNA: DNA πολυμεράσες, πιστότητα της αντιγραφής, ημιασυνεχής, ημισυντηρητική σύνθεση του DNA. Αντιγραφή στα βακτήρια: Έναρξη, επιμήκυνση, τερματισμός. Αντιγραφή του DNA μη χρωμοσωματικών γενετικών στοιχείων. Σύνδεση αντιγραφής- κυτταρικού κύκλου. Αντιγραφή στα ευκαρυωτικά: Έναρξη, σύνδεση με τον κυτταρικό κύκλο. Το πρόβλημα των άκρων: τελομερή.
Έκφραση του γονιδιώματος: Μεταγραφή. Τάξεις μορίων RNA. Γενικός μηχανισμός μεταγραφής. Μεταγραφή στους προκαρυώτες, ολοένζυμο RNA πολυμεράσης και παράγοντας σ. Υποκινητές. Σύμπλοκο έναρξης, επιμήκυνση, επιδιόρθωση. Αλληλουχίες τερματισμού, παράγοντας Rho, αντιτερματισμός. Μεταγραφή ευκαρυωτικών γονιδίων. Ευκαρυωτικοί υποκινητές, ενισχυτές, μεταγραφικοί παράγοντες. Σύμπλοκο έναρξης, μεσολαβητής, επιμήκυνση. Κάλυψη και πολαδενυλίωση. Μεταγραφή ριβοσωμικών γονιδίων, μετάγραφα RNA pol III.
Ωρίμανση RNA: Διακοπτόμενα γονίδια, εξώνια και εσώνια. Συρραφή μέσω σωματίου συρραφής. Αυτοαποβαλλόμενα εσώνια. Trans-συρραφή. Εναλλακτική συρραφή. Επιμέλεια RNA (RNA editing). Μεταφορά του ευκαρυωτικού RNA.
Έκφραση του γονιδιώματος: Μετάφραση και γενετικός κώδικας. Δομή mRNA και tRNA, αναγνώριση κωδικονίου-αντικωδικονίου. Αμινοάκυλο-tRNA συνθετάσες. Γενετικός κώδικας, εκφυλισμός, ταλάντευση. Είδη σημειακών μεταλλαγών, κατασταλτικές μεταλλαγές. Aποκλίσεις από τον γενετικό κώδικα, άτυπα αμινοξέα. Δομή και συγκρότηση ριβοσωμάτων. Πεπτιδικοί δεσμοί. Έναρξη της μετάφρασης και παράγοντες μετάφρασης. Άτυπη έναρξη. Επιμήκυνση και παράγοντες επιμήκυνσης, ο καταλυτικός ρόλος των rRNAs στην πρωτεϊνοσύνθεση. Μετατόπιση, λήξη και παράγοντες τερματισμού. Ανακύκλωση ριβοσωμάτων.
Εισαγωγή στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης: Επίπεδα ρύθισης. Μεταγραφική ρύθμιση σε προκαρυώτες και ευκαρυώτες. Τροποποιήσεις χρωματίνης, cis και trans παράγοντες, πυρηνικοί υποδοχείς. Εισαγωγή στις διαδικασίες μεταγωγής εξωκυτταρικών μηνυμάτων (signal transduction). Ρύθμιση ωρίμανσης, τοπολογίας, σταθερότητας. Μεταφραστική ρύθμιση σε προκαρυώτες και ευκαρυώτες. Έλεγχος της αρτιότητας μηνυμάτων RNA. Μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις των μεταφραστικών προϊόντων. Ενδοκυτταρική τοποθέτηση, δια- διαμερισματική μετακίνηση και εξω-έκκριση μεταφραστικών προϊόντων. Αποικοδόμηση.
Τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA: Περιοριστικές ενδονουκλεάσες, ηλεκτροφόρηση, δεσμοποίηση. Κλωνοποίηση, αντίστροφη μεταγραφή, επιλογή και διαλογή. Ανάλυση Southern και Northern. Αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR) και real-time PCR. Αλληλούχιση DNA και αλληλούχιση νέας γενιάς (NGS). -ομική, μικροσυστοιχίες, RNAseq, ChIP-seq, μεταλλαξιγένεση, στοχευμένη γενετική τροποποίηση, CRISPR/Cas9.
