510668 - BIOLOGIA MOLECOLARE E GENETICA

Il corso fornisce i fondamenti di biologia molecolare e genetica, partendo dalla cellula sino alle ultime scoperte in epigenetica. La cellula: cenni sulle macromolecole biologiche; tipologie cellulari, struttura (membrana, nucleo, reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, mitocondri, citoscheletro), ciclo cellulare, mitosi e meiosi, comunicazione e trasporto di membrana, necrosi e apoptosi. Informazione ereditaria: cenni sugli esperimenti storici (Griffith, Avery-MacLeod-McCarty, Hershey-Chase); organizzazione del genoma (cromatina, cromosomi, geni), cariotipo normale e patologico. Funzionamento del DNA (duplicazione, danno, riparazione, trascrizione, traduzione) e dell'RNA (processamento, trasporto, regolazione e RNA non-codificanti). Mutazioni genetiche: classificazione in base all’ampiezza del cambiamento (puntiformi, aberrazioni cromosomiche, anomalie cariotipiche), all’origine (spontanee o indotte), al tipo cellulare coinvolto (somatiche o germinali) e alla funzione (mutazioni silenti, missenso, non-senso, frameshift, ripetizioni di triplette). Descrizione delle mutazioni vantaggiose, neutrali, sub-letali e letali. Studio della nomenclatura specifica, della frequenza e del ruolo dei polimorfismi, degli SNPs e delle sequenze ripetute (mini- e microsatelliti). Genetica mendeliana: studio degli esperimenti di Mendel e delle relative leggi di dominanza, segregazione e assortimento indipendente. Approfondimento delle estensioni delle leggi classiche: allelia multipla, dominanza incompleta, codominanza, alleli letali, poligenia, pleiotropia ed epistasi. Introduzione ai concetti di penetranza ed espressività. Teoria cromosomica dell’ereditarietà, con analisi dell’associazione genica e della frequenza di ricombinazione, costruzione di mappe genetiche. Approfondimento dell’ereditarietà legata al sesso e utilizzo di alberi genealogici per la ricostruzione dei modelli di trasmissione. Esempi di malattie genetiche con differenti modalità ereditarie: autosomica dominante e recessiva, legata all’X, mitocondriale, monogenica e multifattoriale. Genetica di popolazione: studio dei vincoli geografici che influenzano la distribuzione genetica; analisi delle frequenze alleliche e genotipiche all’interno delle popolazioni; analisi della variabilità genetica (qualitativa, quantitativa e intra-specifica) e del ruolo della ricombinazione genetica. Approfondimento dell’equilibrio di Hardy-Weinberg come modello per la frequenza degli alleli in popolazioni ideali. Introduzione ai principi della biologia evoluzionistica (pre-e post-Darwin). Genetica quantitativa: differenze tra caratteri qualitativi e quantitativi; modelli genetici basati su allelia multipla e poligenia; analisi delle distribuzioni di frequenza; studio delle interazioni tra geni e ambiente; calcolo e analisi della varianza genetica e ambientale; concetto di ereditabilità. Mappaggio dei quantitative trait loci (QTL) e del modello soglia per i caratteri multifattoriali. Esempi dei principali metodi di studio: analisi su gemelli, adozioni, grado di familiarità, linkage genetico e associazione. Discussione di malattie complesse sia del neurosviluppo sia neurodegenerative. Genetica del comportamento: differenze tra ereditarietà ed ereditabilità; analisi del dibattito nature versus nurture; calcolo dell’ereditabilità; studi su gemelli e adozioni. Analisi genetiche, quali linkage e associazione, in relazione a condizioni come schizofrenia e comportamento aggressivo. Presentazione di studi sperimentali su modelli animali e metodi genomici avanzati (CGAS e GWAS). Esame del ruolo combinato di fattori genetici e ambientali, con particolare attenzione al gene MAO-A e alle associazioni con specifici SNPs. Epigenetica: confronto tra genetica classica ed epigenetica; descrizione dei principali meccanismi epigenetici (metilazione e demetilazione del DNA, modificazioni istoniche e ruolo degli RNA non codificanti). Analisi della modulazione epigenetica indotta da fattori ambientali, emotivi e alimentari. Approfondimento del ruolo dell’epigenetica nello sviluppo, nell’invecchiamento e nelle patologie, con particolare riferimento al morbo di Alzheimer. Discussione della reversibilità delle modificazioni epigenetiche; presentazione dell’imprinting genomico e delle malattie ad esso associate (es. sindromi di Prader-Willi e Angelman). Cenni sul progetto Epigenoma e le sue implicazioni. Terapia genica: strategie di trasferimento genico ex vivo e in vivo; descrizione dei vettori virali (retrovirus, lentivirus, adenovirus, virus adeno-associati, Herpes simplex virus) e non virali (DNA nudo, liposomi, polimeri cationici, gene gun). Esempi di patologie trattate con terapia genica (ADA-scid e DMD). Le studentesse e gli studenti potranno trovare e scaricare tutte le slides del corso sulla piattaforma informatica KIRO. I contenuti del corso saranno affrontati tenendo in considerazione i principi etico-deontologici che, in base al tema specifico, saranno dettagliatamente descritti dalla docente, sia dal punto di vista teorico che con collegamento diretto all'attività pratica (per es. tramite la discussione di casi esemplificativi). Il programma di studio NON prevede differenziazione tra frequentanti e non frequentanti. Tuttavia, per i contenuti specialistici la presenza è consigliata.