Genetica molecolare umana - Genetica di organismi modello

Anno accademico 2014/2015

Obiettivi formativi del corso

Il corso, di genetica avanzata, è costituito da due sezioni.

1.Genetica molecolare di organismo modello.

La maggior parte delle conoscenze scientifiche che riguardano le proprietà fondamentali degli organismi viventi deriva dallo studio di organismi modello. Obiettivo di questa sezione sarà la definizione del ruolo di alcuni organismi modello nell’analisi genetica in epoca post-genomica, con particolare attenzione alle metodiche utilizzate e agli strumenti genetici disponibili per l’analisi funzionale di geni. Verrà approfondito lo studio di vari organismi modello eucariotici in ricerche di base e in applicazioni di tipo biotecnologico tese all’utilizzazione strategica delle informazioni fornite dal sequenziamento dei genomi.

2.Genetica molecolare umana

L’attuale integrazione della Genetica Umana con la biologia molecolare e con la bioinformatica lascia intravedere un futuro ricco di promesse per la ricerca biologica e, di conseguenza, per potenziali applicazioni alla Medicina ed alla Biotecnologia. Poiché tra gli aspetti applicativi quelli più interessanti riguardano ovviamente la salute umana, questa sezione del corso ha l’obiettivo di fornire le informazioni di base su alcuni settori quali: la citogenetica, gli aspetti molecolari di malattie monogeniche e complesse, la farmacogenetica che studia il pattern di risposta ai farmaci in relazione alle variazioni della sequenza del DNA dei pazienti e la terapia genica umana che si spera tragga ulteriore impulso dalle sempre più puntuali informazioni derivanti dalla identificazione della sequenza e funzione dei geni umani (“Progetto Genoma Umano”). Verrà inoltre affrontato l’argomento della mutagenesi ambientale e della tossicologia genetica attraverso lo studio, soprattutto a livello molecolare, dell’interazione tra agenti mutageni e materiale ereditario. Un secondo approccio più applicativo consisterà nella descrizione delle tecniche in uso per la rilevazione dell’attività genotossica e delle conseguenze biologiche da essa derivanti.

Note

Metodi didattici

Il corso sarà svolto mediante lezioni frontali sugli specifici argomenti del programma, con l’ausilio di diapositive ed esempi alla lavagna. Il materiale didattico proiettato verrà reso disponibile. E’ comunque fortemente consigliato l’utilizzo di testi per lo studio individuale.

Verifica

La verifica dell’apprendimento verrà effettuata attraverso un esame finale.

Per quanto riguarda la genetica molecolare umana verrà effettuata una prova orale di tipo tradizionale,  che avrà lo scopo di verificare la capacità di comprensione dei diversi argomenti trattati durante le lezioni e le conoscenze acquisite e di evidenziare la capacità da parte dello studente di formulare collegamenti tra i vari argomenti. Per quanto riguarda la genetica molecolare di organismo modello, la verifica dell’apprendimento avverrà attraverso la lettura critica ed esposizione di un articolo recente che tratti dell’uso di un organismo modello in problematiche legate alla genetica di base o applicata. L’esame consisterà in una presentazione ppt  in cui lo studente dovrà dimostrare di avere buona consapevolezza della problematica scientifica trattata, comprensione degli esperimenti svolti, dei risultati ottenuti e della loro interpretazione. Questo tipo di esame consentirà di valutare la capacità di applicare le conoscenze a problemi specifici da parte dello studentela capacità di collegare le varie nozioni acquisite e di darne un giudizio critico e inoltre l’abilità di comunicare ed esporre le conoscenze apprese Il giudizio finale terrà conto dello svolgimento di entrambe le parti dell’esame,  per il cui superamento entrambe dovranno risultare sufficienti.

Programma

Genetica molecolare di organismi modello

IL LIEVITO COME ORGANISMO MODELLO

Forward e reverse genetics - Il sequenziamento del genoma del lievito S. cerevisiae e di altre specie di lievito - Genomica comparativa in microrganismi eucariotici unicellulari - La collezione dei deletanti e sua utilizzazione nell’analisi funzionale - Metodi genetici per lo studio sistematico dell’interazione genica. Applicazioni allo studio di patologie umane - Il lievito come organismo modello per lo studio della genetica mitocondriale - Il lievito come organismo modello per lo studio di malattie mitocondriali.

ANALISI FUNZIONALE IN ORGANISMI MODELLO VEGETALI

Ricombinazione omologa nelle piante - Il silenziamento genico nelle piante - MicroRNA in organismi vegetali.

Caenorhabditis elegans COME ORGANISMO MODELLO ANIMALE

“Forward e reverse genetics” in C. elegans - Analisi funzionale mediante RNAi - Applicazione di “genome wide screens” nello studio di patologie umane.

Drosophila melanogaster COME ORGANISMO MODELLO ANIMALE

Tecniche genetiche tradizionali- Trasformazione e clonazione mediata dall'elemento P- Metodi per la costruzione di mutanti mediante reverse genetics: mutagenesi inserzionale mediata da elementi P, mutagenesi con excisione; analisi funzionale mediante RNAi- Ruolo di Drosophila nella drug discovery e come modello nello studio di patologie umane.

Zebra fish COME ORGANISMO MODELLO VERTEBRATO

Ciclo vitale. Tecniche di laboratorio. Forward e reverse genetics in Zebra fish. Produzione di lineee aploidi omozigoti. Abbattimento dell'espressione genica mediante morfolino.Inattivazione genica mediante Zn finger nucleasi, tecnica TALEN e tecnica CRISPR

Genetica molecolare umana

GENETICA UMANA

Struttura, funzione e patologie dei cromosomi umani - Alberi genealogici -  Legge di Hardy-Weinberg e sue applicazioni – Azione del gene e dosaggio genico: geni della emoglobina, malattie dismetaboliche e inattivazione del cromosoma X – Organizzazione e regolazione dell’espressione di geni umani

LE MALATTIE GENETICHE NELL’UOMO

Mutazioni con perdita di funzione – mutazioni con acquisizione di funzione – gli effetti del dosaggio genico – patologia molecolare.

FARMACOGENETICA

Geni coinvolti nella farmacocinetica e farmacodinamica – polimorfismi nei geni che influenzano la disponibilità dei farmaci – polimorfismi genetici dei recettori e dei sistemi di riparazione – strategie molecolari per la ottimizzazione della terapia farmacologica

TERAPIA GENICA

Le differenti strategie per la terapia genica – terapia genica per le malattie ereditarie, neoplasie e malattie infettive – l’etica della terapia genica nell’uomo.

Genotossicità

La continua evoluzione delle scoperte riguardanti i sistemi preposti al mantenimento della stabilità del genoma e l’identificazione di un numero sempre più vasto di sostanze di agenti fisici, chimici o biologici in grado di alterare il materiale ereditario è alla base del recente sviluppo di settori della ricerca quali la mutagenesi ambientale e la tossicologia genetica. Le ricerche riguardanti la  mutagenesi e la cancerogenesi trascendono l’interesse teorico degli studiosi del materiale genetico per assumere un’importanza decisiva sul piano sociale, economico ed ecologico. Il programma del modulo consiste di una prima parte inerente le conoscenze di base, soprattutto a livello molecolare, dell’interazione tra agenti mutageni e materiale ereditario e di una seconda parte più applicativa in cui vengono descritte le tecniche in uso per la rilevazione dell’attività genotossica e delle conseguenze biologiche da essa derivanti.

INSTABILITA’ DEL GENOMA UMANO: MUTAZIONE E RIPARAZIONE DEL DNA

Meccanismi molecolari della mutazione e del riassortimento del materiale ereditario -  - Sistemi di riparazione del DNA

AGENTI GENOTOSSICI

Mutageni fisici e chimici - Sistemi metabolici di attivazione/inattivazione di xeno biotici -Antimutageni

Effetti fenotipici della mutazione somatica: genetica dei tumori

Mutazioni patogene - Induzione e sviluppo tumorale - Stabilità del genoma

Fonti della contaminazione da agenti genotossici

Mutageni e cancerogeni naturali e prodotti dall’uomo: dieta, farmaci, matrici ambientali (aria, acqua, suolo)

Strumenti di rilevamento dell’attività genotossica

Marcatori biologici e biomonitoraggio - Test di mutagenesi in vitro e  in vivo

Testi consigliati e bibliografia

T.STRACHAN, A.P.READ – Genetica Umana Molecolare –  UTET,  L.MIGLIORE – Mutagenesi Ambientale - Zanichelli.  

Di approfondimento: P.LOLLINI, C.DE GIOVANNI, P .NANNI – Terapia genica – Zanichelli,  P.PARHAM – Immunologia – Zanichelli,  H.GREIM, E.DEML - Tossicologia

Orario lezioni

Appelli

	Data	Ore	Esame
	30/03/2016	10:00 - 12:00	Orale
	16/03/2016	10:00 - 12:00	Orale
	07/10/2015	10:00 - 12:00	Orale