GENETICA UMANA MOLECOLARE
6 CFU al 2° anno di 9015 BIOLOGIA MOLECOLARE E SANITARIA (LM-6) GENOVA
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
Ricevimento: Il ricevimento degli studenti potrà essere concordato con i docenti tramite e-mail o AulaWeb.
Commissione d'esame
SONIA SCARFI' (Presidente)
MARCO GIOVINE
SILVIA VIAGGI
LUIGI VEZZULLI
MARINA POZZOLINI
SERENA PATRONE
DOMENICO COVIELLO
LEZIONI
ESAMI
Calendario appelli
Data | Ora | Luogo | Tipologia | Note |
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27/01/2021 | 14:30 | GENOVA | Orale | |
11/02/2021 | 14:30 | GENOVA | Orale | |
07/04/2021 | 14:30 | GENOVA | Orale | |
16/06/2021 | 14:30 | GENOVA | Orale | |
07/07/2021 | 14:30 | GENOVA | Orale | |
28/07/2021 | 14:30 | GENOVA | Orale | |
08/09/2021 | 14:30 | GENOVA | Orale |