OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso riguarda l'organizzazione e l'espressione del genoma umano, i metodi molecolari per lo studio della funzione genica, le strategie per la riproduzione di animali transgenici e gli approcci terapeutici per il trattamento delle malattie genetiche

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali in aula

PROGRAMMA/CONTENUTO

METODI DI ANALISI DEL DNA

Tecniche di amplificazione mediante clonaggio in un replicone o mediante PCR.  Vettori per l’amplificazione di sequenze di DNA mediante clonaggio: plasmidi, BAC, cosmidi e YAC. Espressione di sequenze codificanti mediante transfezione transiente o stabile in cellule eucariotiche.  Analisi mediante PCR e clonaggio dei prodotti di amplificazione.  Tipi di PCR: allele-specifica, “anchored PCR”, “inverse PCR”, “nested PCR”, “real time PCR”, mutagenesi mediante PCR.

Tecniche di ibridazione: tipi di marcatura (radioattiva, con fluorocromi, con biotina e digossigenina), dot blot, northern blot, southern blot, ibridazione in situ su cromosomi e tessuti, ibridazione su microarray, ibridazione per screening di genoteche.

ANALISI DELLA STRUTTURA ED ESPRESSIONE DI GENI E GENOMI

Generazione e screening di librerie genomiche e di cDNA. Sequenziamento del DNA con metodo di Sanger e “pyrosequencing”. Tecniche di sequenziamento massivo (Next Generation Sequencing, NGS). 

STUDIO DELLA FUNZIONE GENICA

Analisi dell’espressione genica mediante microarray e NGS, inattivazione genica, identificazione di partner molecolari (sistema del doppio ibrido, co-immunoprecipitazione, ChIP).

ORGANIZZAZIONE DEL DNA

Istoni, nucleosomi, eucromatina e eterocromatina (costitutiva e facoltativa). Numero e struttura dei cromosomi (centromeri e telomeri).  Struttura dei cromosomi sessuali. Tecniche di studio dei cromosomi (bandeggio, FISH, array-CGH).

GENOMA UMANO

Composizione: geni codificanti per polipeptidi, geni a RNA, sequenze ripetute in tandem (DNA satellite, minisatellite e microsatellite) e sequenze ripetute intersperse.  Genoma mitocondriale.  Meccanismo di espansione dei microsatelliti e di geni con triplette. Ruolo della duplicazione genica e intragenica nell’evoluzione del genoma (coinvolgimento di sequenze ripetute in tandem e intersperse).  Genomica comparativa.  Sequenziamento del DNA fossile: uomo di Neanderthal e di Denisova.

MECCANISMI EPIGENETICI

Meccanismi (metilazione del DNA, metilazione e acetilazione degli istoni) e ruolo.  Proteine coinvolte nella metilazione del DNA e modificazione degli istoni (DNMT1 e 3, proteine polycomb e trithorax). Analisi del metiloma. Imprinting genomico, sindromi di Prader-Willi e Angelman, sindrome dell’X fragile. 

INATTIVAZIONE DEL CROMOSOMA X

Importanza della dose genica.  Inattivazione del cromosoma X nei mammiferi placentati e marsupiali.  Centro di inattivazione del cromosoma X: Xist e Tsix.  Meccanismo di inattivazione del cromosoma X.  Regioni pseudoautosomiche dei cromosomi sessuali.  RNA lunghi non codificanti.

TELOMERI

Difetto di replicazione del DNA alla fine dei cromosomi ed erosione dei telomeri.  Struttura, funzione e protezione dei telomeri. Minisatellite telomerico. Telomerasi e shelterin. Struttura del “t-loop”. Fusione e instabilità dei cromosomi per deficit da telomerasi (NHEJ).

MUTAZIONI E RIPARAZIONE DEL DNA

Tipi di polimorfismi. Origine e tipi di mutazioni.  Mutazioni sinonime, silenti e non sinonime (mutazioni missenso, non senso, inserzioni e delezioni).  Meccanismo del “non-sense RNA mediated decay” (NMD).  Malattie genetiche da espansione di triplette.  Alterazione dei meccanismi di splicing. Raggi UV e dimeri di timina.

Fattori che influenzano la frequenza delle mutazioni in una popolazione: selezione naturale e deriva genetica. Meccanismi di riparazione del DNA: escissione di basi e di nucleotidi. NHEJ e HDR.  Ipermutazione somatica.

MANIPOLAZIONE GENETICA DI ANIMALI

Produzione di animali transgenici.  Produzione di topi knockout mediante ricombinazione omologa.  Topi knockout condizionali (sistema loxP-Cre). Sistemi inducibili (con tetracicline e tamoxifen).  Produzione di animali knockout mediante nucleasi zinc-finger, TALEN e CRISPR/Cas9.  Sistemi di “gene-trap”.

MALATTIE GENETICHE UMANE

Approcci molecolari  e cellulari per lo studio e la cura delle malattie genetiche. Esempi di malattie genetiche: fibrosi cistica, distrofia muscolare di Duchenne e Becker, atrofia muscolare spinale e malattie da espansione di triplette. 

BIOINFORMATICA IN GENETICA UMANA

Mappaggio delle sequenze. Identificazione, annotazione e filtraggio delle varianti del DNA. Analisi funzionale delle varianti del DNA. Utilizzo di banche dati genetiche.

GENETICA DEL CANCRO

Caratteristiche e capacità delle cellule tumorali.  Oncogeni e geni oncosoppressori.  Meccanismi di attivazione di oncogeni (amplificazione, mutazioni puntiformi, gene chimerico da traslocazione, traslocazione in regioni trascrizionalmente attive).  Geni coinvolti nel controllo del ciclo cellulare.  Instabilità cromosomica nei tumori.  Processo multifasico dello sviluppo dei tumori.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

- T. STRACHAN, A. P. READ, Genetica molecolare umana, Zanichelli, 2012

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

A partire dal 19 febbraio 2018 (II Semestre)

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Orale

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

La valutazione finale del percorso formativo sarà effettuata tramite verifica orale.

La valutazione finale terrà conto del livello di conoscenza dei contenuti e delle capacità espositive e di ragionamento dimostrate nella discussione degli argomenti richiesti.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Frequenza Consigliata.