Obiettivi Formativi

L’Analisi globale in Biologia e l’universo delle discipline ‘omiche’ (genomica, trascrittomica, proteomica). Genomica strutturale: Il genoma umano e la variabilità genomica. Polimorfismi genetici: inserzioni/delezioni, RFLP, STR e VNTR, single nucleotide polymorphisms (SNPs). Metodi per la rivelazione di SNPs o di mutazioni puntiformi; DNA profiling. Mappatura genetica del genoma: tipi di eredità mendeliana ed analisi di pedigree. Mappatura fisica del genoma: costruzione di librerie genomiche e loro rappresentatività, caratteristiche principali dei vettori di clonaggio, batteriofago lambda, cosmidi, super-vettori BAC e YAC. Metodi di identificazione dei cloni ricombinanti e loro assemblaggio in contigui: mappe di restrizione, mappe FISH, mappe basate sugli ibridi di radiazione, mappatura mediante STS, chromosome walking. Progetti genomici: Approcci alternativi al sequenziamento genomico, approccio ‘shotgun’ e dei ‘contig dei cloni’. Richiami sulle tecniche di preparazione di genoteche e di sequenziamento di acidi nucleici. Annotazione genica: tecniche bioinformatiche e sperimentali per l’identificazione di un locus genico (northern blot, RACE, mappatura con S1 nucleasi, vettore exon-trap) e per lo studio della sua funzione (mutagenesi a cassetta e mutagenesi sito specifica, topi knockout, RNA interference, gene reporter). Allineamento di sequenze di acidi nucleici e proteine. La ricerca in banche dati per similarità (BLAST, PSI-BLAST). Genomica funzionale: approcci sperimentali per lo studio dei profili di espressione (tecnica SAGE, screening differenziale, ibridazione sottrattiva, microarray). Conoscenze fondamentali su: struttura del gene, promotore e sito di inizio della trascrizione, memoria epigenetica e imprinting, siti di splicing, sito di poliadenilazione, struttura generale di un mRNA (5’UTR, 3’UTR), splicing alternativo, RNA editing. Conoscenze fondamentali su: regolazione dell’espressione genica; fattori di trascrizione. Metodi di analisi bioinformatica per il riconoscimento di siti di legame per fattori trascrizionali nelle regioni regolatrici. Metodi sperimentali per l’analisi dei siti di regolazione dell’espressione genica. Proteomica, interazioni proteina-proteina e interazioni proteina-DNA. Approcci sperimentali per lo studio del proteoma: elettroforesi bidimensionale delle proteine; spettrometria di massa: tecnologia MALDI-TOF ed ESI-QTOF. Approcci bioinformatici per lo studio del proteoma.

Learning Goals

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Metodi didattici

Lezioni frontali, esercitazioni in aula, laboratori, verifiche di apprendimento in itinere

Teaching Methods

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Prerequisiti

Risultano consigliate per questo corso le conoscenze di base di biologia, genetica, microbiologia generale e biochimica

Prerequisites

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Verifiche dell'apprendimento

Prove di verifica ed esercizi in aula durante lo svolgimento del corso

Assessment

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Programma del Corso

Il genoma umano: struttura fisica e contenuto genetico. L’importanza dei progetti genomici: i progetti genoma dedicati agli animali, i progetti genoma dedicati alle piante. Genomica strutturale, genomica funzionale e genomica comparata. Polimorfismi genetici: inserzioni/delezioni, RFLP, STR e VNTR, single nucleotide polymorphisms (SNPs). Metodi per la rivelazione di SNPs o di mutazioni puntiformi. Richiami sulle tecniche di preparazione di genoteche e di sequenziamento di acidi nucleici. Expressed sequence tags (ESTs). Le banche dati di acidi nucleici e di proteine. Allineamento di sequenze di acidi nucleici e proteine. La ricerca in banche dati per similarità (FASTA, BLAST). Annotazione genica; approcci bioinfortmatici e sperimentali. Conoscenze fondamentali su: struttura del gene, promotore e sito di inizio della trascrizione, siti di splicing, sito di poliadenilazione, struttura generale di un mRNA (5’UTR, 3’UTR), splicing alternativo, RNA editing. RNA interference. Conoscenze fondamentali su: regolazione dell’espressione genica; fattori di trascrizione. Metodi di analisi bioinformatica per il riconoscimento di siti di legame per fattori trascrizionali nelle regioni regolatrici. Metodi sperimentali per l’analisi dei siti di regolazione dell’espressione genica. Analisi globale dell’espressione genica: trascritti. Profili di espressione genica mediante ibridazione su DNA microarrays (cDNA o oligonucleotidi): principi e tecniche. SAGE (Serial Analysis of Gene expression). Real-time PCR e patologie umane. Tecniche di generazione di animali transgenici e knock-out. Proteomica: L’analisi di una sequenza aminoacidica: proprietà chimico-fisiche, grafico di idrofobicità, predizione di struttura secondaria. Analisi di domini. Banche dati di struttura delle proteine. Predizione della struttura tridimensionale di una proteina. Homology modelling. Produzione ed utilizzo di proteine ricombinanti. Elettroforesi bidimensionale delle proteine; La spettrometria di massa: (MALDI-TOF ed ESI-QTOF) configurazione strumentale e utilizzo nello studio del proteoma.

Course Syllabus

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