OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento di genetica molecolare umana riguarda l'organizzazione e l'espressione del genoma umano, i metodi molecolari per lo studio della funzione genica e gli approcci terapeutici per il trattamento delle malattie genetiche.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L’insegnamento di Genetica Umana 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 umana molecolare.

PREREQUISITI

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

PROGRAMMA/CONTENUTO (Biotecnologie Biomediche)

Per il modulo di Biotecnologie, in dettaglio saranno affrontate le seguenti tematiche:

Produzione di organismi unicellulari geneticamente modificati, tecniche e impieghi.

Produzione di proteine ricombinanti in batteri, lieviti e cellule di insetto e di mammifero.

Animali transgenici, tecniche biotecnologiche produzione dagli invertebrati (C. Elegans, D. melanogaster) ai mammiferi (M. musculus).

Terapie cellulari con cellule staminali adulte: HSC ed MSC

La scoperta delle iPSC e i loro possibili impieghi in campo biomedico

La terapia genica: introduzione alla tecnica, metodi di trasferimento virali e non virali, protocolli di terapia genica dal 1990 ad oggi

Moderne tecniche di editing del genoma: meganucleasi, zinc finger nucleasi, TALE nucleasi e sistema CRISPR/CAS9

I principi delle 3R: i limiti della sperimentazione animale e lo sviluppo di nuove tecnologie alternative più predittive rispetto al modello animale, la produzione di organoidi, i sistemi cellulari 3D dinamici, micro-fluidica e milli-fluidica.

PROGRAMMA/CONTENUTO

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

- METODI DI ANALISI DEL DNA E DELL'ESPRESSIONE GENICA: Metodi di amplificazione del DNA; principi e applicazioni attuali del sequenziamento di acidi nucleici; utilizzo di microarray; applicazioni tramite NGS; analisi di regioni modificate epigeneticamente.

- STUDIO DELLA FUNZIONE GENICA: Analisi dell’espressione genica mediante microarray e NGS, inattivazione genica, identificazione di partner molecolari .

- ORGANIZZAZIONE DEL DNA: Istoni, nucleosomi, eucromatina e eterocromatina (costitutiva e facoltativa); cromatina e cromosomi eucariotici; identificazione dei territori cromosomici.

- CENTROMERI: Struttura e funzione deI centromeri e dei cinetocori; checkpoint mitotico.

- TELOMERI: Replicazione del DNA alla fine dei cromosomi ed erosione dei telomeri; struttura e funzione dei telomeri; minisatellite telomerico; telomerasi e shelterin; struttura del “t-loop”; fusione e instabilità dei cromosomi per deficit da telomerasi (NHEJ).

- GENOMA UMANO: Composizione: geni codificanti per polipeptidi, geni a RNA, sequenze ripetute in tandem e sequenze ripetute intersperse; genoma mitocondriale; meccanismo di instabilità dei microsatelliti; ruolo della duplicazione genica e intragenica nell’evoluzione del genoma.

- LA MODIFICAZIONE DELLA CROMATINA E I FATTORI EPIGENETICI NELLA REGOLAZIONE GENICA: Meccanismi epigenetici (metilazione del DNA, metilazione e acetilazione degli istoni) e ruolo; proteine coinvolte nella metilazione del DNA e modificazione degli istoni; epigenomi; imprinting genomico; RNA lunghi non codificanti.

- INATTIVAZIONE DEL CROMOSOMA X: Importanza del dosaggio genico; inattivazione del cromosoma X nei mammiferi; centro di inattivazione del cromosoma X; meccanismo di inattivazione del cromosoma X; regioni pseudoautosomiche dei cromosomi sessuali.  

- ORIGINI DELLA VARIABILITÀ DELLA SEQUENZA DEL DNA Errori endogeni nella replicazione del DNA, nella segregazione cromosomica ed errori di ricombinazione; danno esogeno.

- RIPARAZIONE DEL DNA Riparazione del danno al DNA su singolo e doppio filamento; disordini ereditari dei meccanismi di riparazione del DNA; meccanismo del “non-sense RNA mediated decay” (NMD).  

- EFFETTI DELLA VARIABILITA’ GENETICA SUL FENOTIPO Effetti neutri ed effetti dannosi; variabilità funzionale, selezione positiva ed evoluzione adattativa.

- MALATTIE GENETICHE UMANE: Approcci molecolari  e cellulari per lo studio e la cura di alcune malattie genetiche; meccanismi alla base di malattie genetiche da espansione di triplette.

 - GENETICA E GENOMICA 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 genomica e disregolazione epigenetica nel cancro; teoria della mutazione somatica (SMT); critiche alla SMT e sviluppo di teorie alternative: Tissue Organisation Field Theory (TOFT).

TESTI/BIBLIOGRAFIA

- T. STRACHAN, J. GOODSHIP. P. CHINNERT, Genetica & genomica, Zanichelli, 2016

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

Articoli e 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

SONIA SCARFI' (Presidente)

MARCO GIOVINE

SILVIA VIAGGI (Presidente Supplente)

DOMENICO COVIELLO (Supplente)

SERENA PATRONE (Supplente)

MARINA POZZOLINI (Supplente)

LUIGI VEZZULLI (Supplente)

LEZIONI

Orari delle lezioni

GENETICA UMANA MOLECOLARE

ESAMI

Calendario appelli