Šifra: 2311
Naziv Predmeta: Molekularna genetika starenja i kancerogeneze
Studijski program: Molekularne bioznanosti
Modul: Biologija
Nositelj predmeta:

naslovni prof.dr. sc. Ivica Rubelj, zn. savjetnik u trajnom izboru

Ustanova nositelja predmeta:

Institut Ruđer Bošković, Zavod za molekularnu biologiju

Suradnici – izvoditelji:
Status predmeta: Izborni kolegij
Godina u kojoj se predmet predaje: I. godina
Semestar u kojem se predmet predaje: II. semestar
Cilj predmeta:

Spoznati najnovije ideje i metodologiju istraživanja iz područja molekularnih mehanizama starenja i karcinogeneze te njihove uzajamne povezanosti.

Sadržaj predmeta:

Uvod u Molekularnu biologiju starenja. Počeci istraživanja osnovnih mehanizama staničnog starenja, pregled suvremenih ideja i metodoloških pristupa istraživanjima starenja od stanice do organizma. Stanično starenje. Model ljudskih i mišijih fibroblasta, endotelijalnih i epitelnih stanica, M1/M2 mehanizam, ulazak u krizu i imortalizacija, efekt SV40 velikog T antigena (Tg), uloga p53 i pRb. Molekularne osnove (pato)fiziologije staničnog starenja. Mehanizmi genetičke kontrole staničnog starenja: uloga telomera i telomeraze (građa telomera, proteini koji su u interakciji sa telomerama, uloga telomeraze i rekombinacijskih mehanizama u kontroli duljine telomera u normalnim i imortalnim stanicama), ALT mehanizam, uloga kontrole staničnog ciklusa u starenju i interakcija istog sa telomerama. Oksidativni stres u staničnom starenju: hiper/hipooksija, telomere i oksidativni stres, uloga mitohondrija u nastanku staničnih oštećenja i staničnom starenju, uloga antioksidansa i stres-response mehanizama u staničnom starenju. Molekularne osnove (pato)fiziologije starenja tkiva i organa. Koža kao modelni objekt: starenje fibroblasta, melanocita, keratinocita, endotelijalnih stanica, kožnog matriksa i mikrovaskulature. Starenje inertnih organa i tkiva (živčani sustav, miokard) i njihova otpornost na stres. Genetički i epigenetički mehanizmi kontrole starenja kod laboratorijskih miševa (knock out eksperimenti, microarray analize, oksidativni stres i kalorijska dijeta) i nematode C. elegans te njihove sličnosti i razlike sa starenjem kod čovjeka. Molekularni mehanizmi nekih degenerativnih bolesti povezanih sa starenjem. Alzheimer, Wernerov sindrom, Hutchinson-Gilfordov sindrom (Progeria). Evolucijske teorije mehanizama starenja i njihova uzajamnost sa karcinogenezom.

Ishodi učenja: kompetencije, znanje, vještine koje predmet razvija:

1. Analizirati molekularni mehanizam starenja i karcinogeneze.
2. Usporediti molekularne mehanizme staničnog starenja sa starenjem na razini organizma.
3. Predvidjeti kako promjene molekularnih mehanizama dovode do imortalnosti te kako razni utjecaji iz okoliša mijenjaju dinamiku procesa starenja i karcinogeneze.
4. Preispitati međuodnos metabolizma telomera, metabolizma mitohondrija i slobodnih radikala u karcinogenezi, starenju i razvoju raznih bolesti povezanih sa starenjam.
5. Zaključiti da isti molekularni mehanizmi u jednom slučaju osiguravaju ograničen stanični rast, a u imortalizaciji omogućuju beskonačne stanične diobe.
6. Kritički prosuditi o danas vrlo raširenoj primjeni antioksidansa i raznih dijeta kojima se pokušava usporiti starenje.

ECTS bodovi 6
Predavanja 5
Seminari (IS) 0
Vježbe (E) 25
Ukupno 30
Način izvođenja nastave i usvajanja znanja:

Prisustvovanje predavanjima i vježbama.

Način izvođenja nastave i usvajanja znanja: (napomene)
Praćenje i ocjenjivanje studenata (označiti masnim tiskom samo relevantne kategorije) Pohađanje nastave, Vježba ili case study
Način ocjenjivanja: Usmeni ispit
Obvezna literatura:

1. Handbook of the Biology of Aging. Third edition. Editors: Schneider, E. L. and Rowe, J. W., Academic Press, Inc. San Diego, California, 1990.

Kim, S., Jiang, J. C., Kirchman, P. A., Rubelj, I., Helm, E. G. and Jazwinski, S. M.: Cellular and molecular aging. in Comprehensive Geriatric Oncology, second edition, (L. Balducci, W. B. Ershler, G. H. Lyman, eds.) Harwood Academic Publishers, Amsterdam, 1998. pp. 123-155.

Dimri, G. P., Lee, X., Basile, G., Acosta, M., Scott, G., Roskelley, C., Medrano, E. E., Linskens, M., Rubelj, I., Pereira-Smith, O. M., Peacocke, M. and Campisi, J.: A biomarker that identifies senescent human cells in culture and in aging skin in vivo, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1995; 92: 9363-9367.

Blasco M. A. mouse models to study the role of telomeres in cancer, aging and dna repair [Review]. European Journal of Cancer. 38(17): 2222-2228, 2002 Nov.

Rubelj, I., Brdar, B. and Pereira-Smith, O. M.: Replicative senescence in vitro and in vivo, Croatian Med. J. 1997; 38: 190-198.

Rubelj, I. and Pereira-Smith, O. M.: sv40-transformed human cells in crisis exhibit changes that occur in normal cellular senescence. Exp. Cell Res. 1994; 211: 82-89.

Rubelj, I. and Vondraček, Z.: Stochastic mechanism of cellular aging – abrupt telomere shortening as a model for stochastic nature of cellular aging, J. theor. Biol. 1999; 197: 425-438.

Rubelj, I., Huzak, M., Brdar, B. and Pereira-Smith, O. M.: A single-stage mechanism controls replicative senescence through sudden senescence syndrome, Biogerontology 2002; 3 (4): 213-222.

Dopunska (preporučena) literatura:

Allsopp RC, Vaziri H, Patterson C, Goldstein S, Younglai EV, Futcher AB, Greider CW, Harley CB. 1992. Telomere length predicts replicative capacity of human fibroblasts. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 89: 10114–10118.
Allsopp RC, Harley CB. 1995. Evidence for a critical telomere length in senescent human fibroblasts. Experimental cell research 219: 130–136.
Bisoffi M, Heaphy CM, Griffith JK. 2006. Telomeres: prognostic markers for solid tumors. International journal of cancer. Journal international du cancer 119: 2255–2260.
Blackburn EH. 1991. Structure and function of telomeres. Nature 350: 569–573.
Colavitti R, Finkel T. 2005. Reactive oxygen species as mediators of cellular senescence. IUBMB life 57: 277–281.
Counter CM, Avilion AA, LeFeuvre CE, Stewart NG, Greider CW, Harley CB, Bacchetti S. 1992. Telomere shortening associated with chromosome instability is arrested in immortal cells which express telomerase activity. The EMBO journal 11: 1921–1929.
Ducray C, Pommier JP, Martins L, Boussin FD, Sabatier L. 1999. Telomere dynamics, end-to-end fusions and telomerase activation during the human fibroblast immortalization process. Oncogene 18: 4211–4223.
Finkel T. 2011. Signal transduction by reactive oxygen species. The Journal of cell biology 194: 7–15.
Fordyce CA, Heaphy CM, Bisoffi M, Wyaco JL, Joste NE, Mangalik A, Baumgartner KB, Baumgartner RN, Hunt WC, Griffith JK. 2006. Telomere content correlates with stage and prognosis in breast cancer. Breast cancer research and treatment 99: 193–202.
Harley CB, Futcher AB, Greider CW. 1990. Telomeres shorten during ageing of human fibroblasts. Nature 345: 458–460.
Kirkinezos IG, Moraes CT. 2001. Reactive oxygen species and mitochondrial diseases. Seminars in Cell & Developmental Biology 12: 449–457.
Lindsey J, McGill NI, Lindsey LA, Green DK, Cooke HJ. 1991. In vivo loss of telomeric repeats with age in humans. Mutation research 256: 45–48.
Ornish D. 2008. The Spectrum: A Scientifically Proven Program to Feel Better, Live Longer, Lose Weight, and Gain Health. Ballantine Books.
Ornish D, Lin J, Daubenmier J, Weidner G, Epel E, Kemp C, Magbanua MJM, Marlin R, Yglecias L, Carroll PR, et al. 2008. Increased telomerase activity and comprehensive lifestyle changes: a pilot study. The lancet oncology 9: 1048–1057.
Ornish D, Lin J, Chan JM, Epel E, Kemp C, Weidner G, Marlin R, Frenda SJ, Magbanua MJM, Daubenmier J, et al. 2013a. Effect of comprehensive lifestyle changes on telomerase activity and telomere length in men with biopsy-proven low-risk prostate cancer: 5-year follow-up of a descriptive pilot study. The Lancet Oncology 14: 1112–1120.
Passos JF, Saretzki G, Ahmed S, Nelson G, Richter T, Peters H, Wappler I, Birket MJ, Harold G, Schaeuble K, et al. 2007. Mitochondrial Dysfunction Accounts for the Stochastic Heterogeneity in Telomere-Dependent Senescence. PLoS Biol 5: e110.
Passos JF, Von Zglinicki T. 2006. Oxygen free radicals in cell senescence: are they signal transducers? Free radical research 40: 1277–1283.
Plentz RR, Schlegelberger B, Flemming P, Gebel M, Kreipe H, Manns MP, Rudolph KL, Wilkens L. 2005. Telomere shortening correlates with increasing aneuploidy of chromosome 8 in human hepatocellular carcinoma. Hepatology (Baltimore, Md.) 42: 522–526.
Shay JW, Wright WE. 2011. Role of telomeres and telomerase in cancer. Seminars in cancer biology 21: 349–353.
Valko M, Rhodes CJ, Moncol J, Izakovic M, Mazur M. 2006. Free radicals, metals and antioxidants in oxidative stress-induced cancer. Chemico-biological interactions 160: 1–40.
Weng NP, Palmer LD, Levine BL, Lane HC, June CH, Hodes RJ. 1997. Tales of tails: regulation of telomere length and telomerase activity during lymphocyte development, differentiation, activation, and aging. Immunological reviews 160: 43–54.
Von Zglinicki T, Pilger R, Sitte N. 2000. Accumulation of single-strand breaks is the major cause of telomere shortening in human fibroblasts. Free Radical Biology and Medicine 28: 64–74.

Način praćenja kvalitete i uspješnosti izvedbe (evaluacija):

Rasprave sa studentima i kolegama, praćenje napredovanja svakoga studenta, evaluacija uspješnosti od strane voditeljstva studija i zajedničkog stručnog povjerenstva nositelja studija.Uspješnost kolegija će evaluirati svake godine zajedničko stručno povjerenstvo Instituta Ruđer Bošković, Sveučilišta u Dubrovniku i Sveučilišta u Osijeku