(10 CFU – 115 ore)

Coordinatore: prof. Giuseppe Damante

Obiettivi formativi

Comprensione del rapporto tra struttura ed attività nelle macromolecole di interesse biologico. Comprensione dei meccanismi molecolari e cellulari responsabili della trasmissione, espressione ed evoluzione dei caratteri ereditari nella cellula. Comprensione dei concetti generali e delle tecniche analitiche molecolari per l’applicazione delle conoscenze di genetica formale e molecolare a problemi riguardanti sia le malattie genetiche monofattoriali che le malattie a componente genetica multifattoriale.

Modulo: GENETICA MEDICA

SSD: MED/03

(5 CFU, 62,5 ore)

Docente: prof. Giuseppe Damante

Programma

1. Cos’é la Genetica. Ereditarietà. I geni. Fenotipo e genotipo.

2. Ereditarietà monofattoriale. Analisi mendeliana. Leggi di Mendel. Concetti di locus ed allele. Elementi di genetica mendeliana nell’uomo. Marcatori genetici e polimorfismo.

3. Teoria cromosomica dell’ereditarietà. Cromosomi. I cromosomi nella mitosi e nella meiosi. Cromosomi sessuali ed associazione con il sesso. Cenni di simbologia genetica

4. Estensione dell’analisi mendeliana. Alberi genealogici e tipi di ereditarietà. Variabilità delle relazioni di dominanza. Allele multipli. Geni letali. Rapporti mendeliani atipici. Penetranza ed espressività.

5. Associazione genica e riarrangiamenti. Linkage e ricombinazione. Linkage disequilibrium. Interferenza. Lod score. Crossing over. Trasposizione.

6. Mappatura dei cromosomi umani. Mappe di associazione per ricombinazione nell’uomo. Microsatelliti. Esempi dell’uso di microsatelliti in diagnostica genetica. Segregazione e ricombinazione mitotica.

7. Mutazioni. Mutazioni geniche e loro impatto sul fenotipo. Mutazioni somatiche e germinali. Fenotipi mutanti. Reversione. Soppressione. Complementazione. Test di fluttuazione. Test di Ames.

8. Alterazioni del numero dei cromosomi. Trisomie rilevanti dal punto di vista clinico.

9. Alterazioni della struttura dei cromosomi. Delezioni. Traslocazioni bilanciate e non. Crossing over ineguale.

10. Genetica dello sviluppo. Determinazione del sesso. Sindromi di Turner e Klinefelter. Inattivazione del cromosoma X nell’uomo ed in altre specie.

11. Genetica delle popolazioni. Equilibrio di Hardy-Weinberg. Deriva genica. Variabilità genetica all’interno di una popolazione. Selezione. Polimorfismi nelle popolazioni.

12. Ereditarietà multifattoriale. Concetto di ereditarietà poligenica. Modelli di ereditarietà multifattoriale. Rapporto con i fattori ambientali e concetto di soglia. Studi sui gemelli. Esempi di ereditarietà multifattoriale in genetica umana.

13. Modifica del genoma in animali. Topi transgenici. Topi knock-out. Applicazioni alle scienze mediche.

Modulo: BIOLOGIA MOLECOLARE

SSD: BIO/11

(5 CFU, 52,5 ore)

Docente: prof. Gianluca Tell

Programma

1. Struttura degli acidi nucleici. La struttura primaria del DNA. Polimorfismi del DNA. Stabilità dei DNA: denaturazione e rinaturazione (ibridizzazione). Interazione DNA-proteine. Le proprietà topologiche dei DNA chiusi. Sequenziamento del DNA. Mappe di restrizione ed enzimi di restrizione. La struttura dell’RNA. Metodi sperimentali per la separazione di acidi nucleici: elettroforesi e centrifugazione. Organizzazione dei cromosomi.

2. Replicazione del DNA. Le proprietà delle DNA polimerasi. Inizio della replicazione e componenti dell’apparato di replicazione. Fedeltà della replicazione. Asimmetria della replicazione. I telomeri e la telomerasi.

3. Lesioni e riparo del DNA. Le principali lesioni del DNA e i meccanismi di riparo. Riparazione post-replicazione.

4. Ricombinazione. Ricombinazione omologa. Ricombinazione sito-specifica: trasposizione, riarrangiamento dei geni delle immunoglobuline. Amplificazione genica.

5. La trascrizione. RNA polimerasi batteriche ed eucariotiche. Il meccanismo della trascrizione nei procarioti e negli eucarioti. Fattori di trascrizione. Geni monocistronici e policistronici. Attivatori e repressori nella trascrizione. Attenuazione nella trascrizione. Sequenze regolatrici nei procarioti e negli eucarioti. Gli ormoni peptidici e gli ormoni steroidei: meccanismo di controllo della trascrizione negli eucarioti. Relazione tra struttura della cromatina e trascrizione. Gli enzimi che modificano gli istoni: acetitasi, deacetilasi, chinasi, fosfatasi, mutilasi. I bromodomini e i cromodomini. Metilazione del DNA. L’epigenetica e la sua trasmissione ereditaria: l’imprinting paterno o materno. I microRNA e la loro funzione.

6. Maturazione e turnover dell’RNA. Maturazione degli RNA ribosomiali e transfer. Maturazione degli mRNA eucariotici. Meccanismi di splicing. Il trans-splicing. Splicing e terminazioni alternativi. Editing dell’RNA. Stabilità e degradazione dell’mRNA.

7. Sintesi proteica. Il codice genetico. Struttura e funzione dei t-RNA. Struttura e funzione dei ribosomi. La sintesi proteica. La regolazione della sintesi proteica. La stabilità e il turn-over delle proteine.

8. Saggi di ibridazione del DNA. Sonde di DNA. Southern e Northern blotting. Marcatura del DNA. Individuazione diretta di difetti genetici. Individuazione indiretta di difetti genetici.

9. Amplificazione del DNA. La clonazione. La tecnica PCR e le sue applicazioni in medicina. La PCR quantitativa e le sue applicazioni in medicina.

10. Terapia genica. Trasfezione diretta o con vettori virali. La tecnica dell’RNA interference per silenziare i geni.

Modalità d'esame

La valutazione finale avverrà sulla base di una prova scritta comprensiva di tutto il programma svolto. Ad essa potrà seguire una eventuale prova orale. La Commissione di esame è composta da tutti i docenti del Corso integrato.

Testi consigliati

J.D. Watson et al., La biologia molecolare del gene, Zanichelli.

B. Alberts, et al., Biologia molecolare della cellula, Zanichelli.

T. Strachan, A.P. Read, Genetica umana molecolare, UTET.