Obiettivi Formativi

L'obiettivo del corso è di fornire gli strumenti didattici per comprendere l'architettura del genoma, gli elementi che lo compongono, il loro funzionamento e le modalità di insorgenza delle malattie genetiche. Scopo principale è far arrivare lo studente ad un grado di conoscenza generale delle Unità di Didattica presentate. Un grado di conoscenza particolareggiata verrà perseguito per i concetti di variabilità ed ereditarietà genetica, penetranza ed espressività di caratteri normali e patologici, e determinanti genetici di malattie. Obiettivo è presentare tecniche di biologia e genetica, utilizzate correntemente in clinica, in diagnostica molecolare e in medicina forense.

Learning Goals

​​​​​​​The aim of the course is to provide students with educational tools for understanding genome elements and genome architecture and their associated functions in the development of genetic diseases. The goal is to get students to a degree of general knowledge of all the presented Teaching Units. Detailed knowledge will be pursued for the concepts of variability and genetic inheritance, penetrance and expressivity of normal and pathological characters, and genetic risk factors for diseases. An additional aim is to teach students the main techniques in biology and genetics, as currently used in clinical practice, molecular diagnostics and forensic medicine.

Metodi didattici

L'attività didattica si svolge in aula mediante lezioni frontali con l'ausilio di diapositive ed eventuali filmati esplicativi. Nel corso delle lezioni, a discrezione del docente, possono essere previste verifiche sotto forma di test. La frequenza alle lezioni è obbligatoria. Le attestazioni di frequenza dei singoli Corsi Integrati verranno rilasciate a seguito del raggiungimento di almeno il 75% di presenza, purché il numero di ore frequentate non sia inferiore al 50% per singola disciplina.

Teaching Methods

The teaching activity takes place in the classroom through lectures with the aid of slides and any explanatory videos. During the lessons period, at the discretion of the teacher, a verification test can be provided. Attendance is mandatory. The attendance records of each Integrated Course will be issued following the achievement of at least 75% attendance, as long as the hours attended for each discipline within the Integrated Course are not less than 50%.

Prerequisiti

Sono necessarie conoscenze di base di biologia cellulare e molecolare. È utile che lo studente abbia familiarità con la terminologia tecnica di biologia molecolare.

Prerequisites

​​​​​​​Basic knowledge of molecular and cellular biology is required. It is useful for the students to be familiar with the technical terms of molecular biology.

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento sarà effettuata secondo calendario didattico con esame finale orale (voto in trentesimi) che accerti la preparazione del candidato. La valutazione della preparazione finale terrà conto dell’impegno dimostrato durante il corso delle lezioni, del grado di preparazione raggiunto, della proprietà di linguaggio in relazione agli argomenti trattati e delle capacità espositive. Verrà valutata insufficiente una preparazione con lacune grossolane in uno o più argomenti trattati; la sufficienza prevede la conoscenza non frammentaria degli argomenti.

Assessment

Assessment will be carried out according to teaching calendar through an oral final exam (score out of thirty) that verifies the candidate's knowledge level. The evaluation of the final preparation will take into account the commitment shown during the all didactic activity period, the level of preparation, the use of proper language in relation to topics and presentation skills. Preparation will be valued at insufficient level if there will be gaps in one or more topics; the achievement of sufficiency will require a not fragmented knowledge of topics.

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Modulo: 8098/1 - MOLECULAR GENETICS ------------------------------------------------------------ Molecular genetics Mendelismo: le basi dell'eredità. - Incroci Monoibridi: il principio della dominanza completa e della segregazione. - Incroci diibridi: il principio dell'assortimento indipendente. Estensioni del mendelismo: dominanza incompleta, codominanza. Interazioni geniche con e senza epistasi; Penetranza ed espressività; Pleiotropia. Eredità legata al sesso; Ereditarietà poligenica. Mutazioni geniche - Classificazione e descrizione, agenti mutageni, riparazione del DNA Mutazioni cromosomiche (variazione nel numero e nella struttura del cromosoma) - Classificazione e descrizione. Linkage e mappatura cromosomica. Equilibrio di Hardy-Weinberg e basi della genetica delle popolazioni. Panoramica dell'organizzazione dei genomi: eucarioti, batteri, mitocondri e virus. Regolazione molecolare (procariotica). Terapia genetica. Enzimi di restrizione, clonazione del DNA, vettori di clonazione e di espressione, trasformazione e trasfezione. Libreria: librerie di cDNA, cromosomiche e genomiche. Screening di Librerie. Polimorfismi del DNA: classificazioni e applicazioni. PCR, principio di elettroforesi, sequenziamento diretto e cenni su NGS (next-generation-sequencing): tecniche e applicazioni. ------------------------------------------------------------ Modulo: 8098/2 - GENETICS ------------------------------------------------------------ Struttura del genoma Cariotipo normale Inattivazione del cromosoma X Alleli wild-type e mutati, omozigosi ed eterozigosi, dominanza e recessività Eredità Mendeliana come base della genetica classsica La base cromosomica dell’ eredità Mendeliana Marcatori cromosomici, unità Morgan Caratteri quantitativi e multifattoriali Interazioni fra geni Epistasi, penetranza ed espressività Eredità mitocondriale Relazione fra genotipo e fenotipo Albero genealogico e trasmissione familiare di malattia Agenti mutageni e meccanismi di riparo del DNA Mutazioni geniche puntiformi, sostituzioni, frameshift, mutazioni neutre e silenti, Alterazioni cromosomiche e genomiche Ricombinazione del DNA e conversione genica Regolazione epigenetica dell’ espressione genica Meccanismi di sviluppo di malattie genetiche Genetica di malattie neoplastiche; interazione con stile di vita e ambiente Genetica di malattie cardiovascolari; interazione con stile di vita e ambiente Organizzazione del genoma virale Regolazione di espressione genica nei procarioti Tecnologie di DNA ricombinante Gel Elettroforesi Ibridazione: Southern, Northern Blotting Restriction fragment length polymorphism (RFLP) Sequenziamento del DNA Sottoclonaggio di frammenti di DNA Mappaggio di DNA con enzimi di restrizione Librerie di cDNA e genomiche Clonazione genica Genetica di popolazione ed evoluzione Equilibrio di Hardy-Weinberg Implicazioni etiche e legali dei test genetici Terapia genica ------------------------------------------------------------ Modulo: 8098/3 - GENETICS ------------------------------------------------------------ Struttura del genoma Cariotipo normale Inattivazione del cromosoma X Alleli wild-type e mutati, omozigosi ed eterozigosi, dominanza e recessività Eredità Mendeliana come base della genetica classsica La base cromosomica dell’ eredità Mendeliana Marcatori cromosomici, unità Morgan Caratteri quantitativi e multifattoriali Interazioni fra geni Epistasi, penetranza ed espressività Eredità mitocondriale Relazione fra genotipo e fenotipo Albero genealogico e trasmissione familiare di malattia Agenti mutageni e meccanismi di riparo del DNA Mutazioni geniche puntiformi, sostituzioni, frameshift, mutazioni neutre e silenti, Alterazioni cromosomiche e genomiche Ricombinazione del DNA e conversione genica Regolazione epigenetica dell’ espressione genica Meccanismi di sviluppo di malattie genetiche Genetica di malattie neoplastiche; interazione con stile di vita e ambiente Genetica di malattie cardiovascolari; interazione con stile di vita e ambiente Organizzazione del genoma virale Regolazione di espressione genica nei procarioti Tecnologie di DNA ricombinante Gel Elettroforesi Ibridazione: Southern, Northern Blotting Restriction fragment length polymorphism (RFLP) Sequenziamento del DNA Sottoclonaggio di frammenti di DNA Mappaggio di DNA con enzimi di restrizione Librerie di cDNA e genomiche Clonazione genica Genetica di popolazione ed evoluzione Equilibrio di Hardy-Weinberg Implicazioni etiche e legali dei test genetici Terapia genica

Course Syllabus

------------------------------------------------------------ Modulo: 8098/1 - MOLECULAR GENETICS ------------------------------------------------------------ Molecular genetics Mendelism: The bases of inheritance. - Monohybrid crosses: the principle of dominance and segregation. - Dihybrid crosses: the principle of independent assortment. Extensions of Mendelism: Incomplete Dominance, Codominance. Gene Interactions with and without epistasis; Penetrance and Expressivity; Pleiotropy. Sex-linked Inheritance; Polygenic Inheritance. Gene Mutations - Classification and description, Mutagenic Agents, DNA Repair Chromosomal Mutations (Variation in Chromosome number and structure) - Classification and description. Linkage and Chromosome Mapping. Hardy-Weinberg equilibrium and population genetics bases. Overview of the genomes organization: eukaryotes, bacteria, mitochondria and viruses. Molecular regulation (prokaryotic). Gene therapy. Restriction enzymes, DNA cloning, cloning and expression vectors, transformation and transfection methods. Library: cDNA, chromosomal and genome library. Library screening. DNA polymorphisms: classifications and applications. PCR, electrophoresis principle, direct sequencing and nods about NGS (next-generation-sequencing): techniques and applications. ------------------------------------------------------------ Modulo: 8098/2 - GENETICS ------------------------------------------------------------ Structure of the genome Normal karyotype X chromosome inactivation Wild-type and mutated alleles, homozygosity and heterozygosity, dominance and recessiveness Mendelian inheritance as the basis of classical genetics The chromosomal basis of Mendelian inheritance Chromosomal markers, Morgan units Quantitative and multifactorial traits Gene interactions Epistasis, penetrance and expressivity Mitochondrial inheritance Relationship between genotype and phenotype Family trees and modes of transmission of pathological traits Mutagenic Agents and DNA Repair Mechanisms Point-mutations, substitutions, frameshift, neutral and silent mutations Chromosomal and genomic alterations DNA recombination and gene conversion Epigenetic regulation of gene expression Mechanistic basis of genetic diseases Genetic risk factors for neoplastic diseases; interaction with lifestyle and environment Genetic risk factors for cardiovascular diseases; interaction with lifestyle and environment Viral genome organization Prokaryotic regulation of gene expression Recombinant DNA technologies Gel Electrophoresis Hybridization: Southern, Northern Blotting Restriction fragment length polymorphism (RFLP) DNA sequencing Molecular cloning, cloning vectors DNA restriction mapping cDNA Library, genomic DNA library Gene cloning Population genetics and evolution Hardy-Weinberg equilibrium Legal and ethical issues of genetic tests Gene therapy ------------------------------------------------------------ Modulo: 8098/3 - GENETICS ------------------------------------------------------------ Structure of the genome Normal karyotype X chromosome inactivation Wild-type and mutated alleles, homozygosity and heterozygosity, dominance and recessiveness Mendelian inheritance as the basis of classical genetics The chromosomal basis of Mendelian inheritance Chromosomal markers, Morgan units Quantitative and multifactorial traits Gene interactions Epistasis, penetrance and expressivity Mitochondrial inheritance Relationship between genotype and phenotype Family trees and modes of transmission of pathological traits Mutagenic Agents and DNA Repair Mechanisms Point-mutations, substitutions, frameshift, neutral and silent mutations Chromosomal and genomic alterations DNA recombination and gene conversion Epigenetic regulation of gene expression Mechanistic basis of genetic diseases Genetic risk factors for neoplastic diseases; interaction with lifestyle and environment Genetic risk factors for cardiovascular diseases; interaction with lifestyle and environment Viral genome organization Prokaryotic regulation of gene expression Recombinant DNA technologies Gel Electrophoresis Hybridization: Southern, Northern Blotting Restriction fragment length polymorphism (RFLP) DNA sequencing Molecular cloning, cloning vectors DNA restriction mapping cDNA Library, genomic DNA library Gene cloning Population genetics and evolution Hardy-Weinberg equilibrium Legal and ethical issues of genetic tests Gene therapy