PRESENTAZIONE

L’insegnamento di Genetica molecolare fornisce agli studenti una visione integrata delle conoscenze e delle metodologie sperimentali per l'analisi della struttura, dell'espressione e delle alterazioni di geni e genomi. Gli argomenti saranno trattati attraverso l’analisi delle evidenze sperimentali e della loro interpretazione.

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

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L’insegnamento di Genetica molecolare si prefigge di approfondire le conoscenze e la comprensione dei meccanismi biologici e genetici che controllano e regolano l’espressione genica, sia durante la normale crescita cellulare sia nel caso di trasformazione neoplastica. Saranno forniti gli strumenti per comprendere le principali strategie e tecniche di genetica molecolare utilizzate per lo studio di geni e genomi. Lo studente avrà acquisito competenze teoriche e metodologiche che gli permetteranno di applicare i corretti metodi di studio per risolvere specifici problemi nel campo della genetica molecolare.

PREREQUISITI

Per affrontare i contenuti dell’insegnamento sono necessarie le conoscenze dei concetti base di genetica e biologia molecolare.

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento è costituito da lezioni frontali, erogate mediante presentazioni multimediali.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma dell'insegnamento prevede la presentazione e la discussione dei seguenti argomenti:

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.

MECCANISMI EPIGENETICI

Meccanismi (metilazione del DNA, metilazione e acetilazione degli istoni) e ruolo.  Proteine coinvolte nella metilazione del DNA e modificazione degli istoni. Analisi del metiloma. Imprinting genomico, sindromi di Prader-Willi e Angelman, sindrome dell’X fragile. MicroRNA e RNA lunghi non codificanti.

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.  

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

MANIPOLAZIONE GENETICA DI ANIMALI

Produzione di animali transgenici.  Produzione di topi knockout mediante ricombinazione omologa.  Topi knockout condizionali (sistema loxP-Cre). 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 e malattie da espansione di triplette. 

BIOINFORMATICA IN GENETICA UMANA

Mappaggio delle sequenze. Identificazione, annotazione e filtraggio 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: teoria della mutazione somatica (SMT). Critiche alla SMT e sviluppo di teorie alternative:Tissue Organisation Field Theory (TOFT).

TESTI/BIBLIOGRAFIA

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

Presentazioni selezionate, utilizzate durante le lezioni, saranno disponibili su AulaWeb al termine di ogni ciclo di lezioni dedicate a un argomento del programma.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

SILVIA VIAGGI (Presidente)

DOMENICO COVIELLO

SERENA PATRONE

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Le lezioni si svolgeranno durante il secondo semestre. Per inizio lezioni e orario consultare il seguente link: http://www.distav.unige.it/ccsbio/orario-lezioni.

Orari delle lezioni

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

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L’esame consiste in una prova orale, durante la quale lo studente risponderà a domande poste dal docente su argomenti del programma dell’insegnamento. 

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

La valutazione finale del percorso formativo sarà effettuata tramite verifica orale e terrà conto sia del livello di conoscenza, sia delle capacità espositive e di ragionamento dimostrate nella discussione degli argomenti richiesti.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

La frequenza alle lezioni è consigliata.