Modulo
di Genetica di Biologia Generale
Laurea triennale Scienze Naturali
Informazioni generali sul corso
Attenzione: leggere attentamente quanto segue.
MODALITA’ DI ESAME E
RISULTATI DELLE PROVE SCRITTE
1)
Libri di testo consigliati:
"Genetica. Principi di analisi formale", by
Anthony Griffiths (Zanichelli)
Eserciziario di Genetica con guida alla soluzione. Daniela Ghisotti, Luca Ferrari. Ed.Piccin.
2)
Tipologia di lezioni:
Le lezioni
sono di tipo frontale (5 CFU = 40h). 1 CFU (=12 ore) prevede esercitazioni su
problemi di genetica formale.
3)
Altro materiale utile:
Diapositive e video-registrazioni delle lezioni
4)
Il programma del corso:
In questo sito e nel sito universitario (elearning)
5)
I ricevimenti:
Non esiste un orario specifico di ricevimento. Occorre prenotare
un appuntamento col docente all'indirizzo: stefano.landi@unipi.it
ATTENZIONE: Per le comunicazioni con i docenti è obbligatorio
utilizzare la propria e-mail istituzionale (@studenti.unipi.it). Le altre
emails personali (tipo “@gmail.com”) sono filtrate dal sistema anti-spam e non riceveranno risposta.
6)
L'esame: E'
prevista una prova scritta della durata di 3 ore congiuntamente con il modulo
di Biologia Cellulare (Prof. Onorati). Si consiglia di dedicare circa 1.5h alla
parte di Citologia e 1.5h a quella di Genetica per svolgere compiutamente l’esame nel
suo insieme. Per la parte di Genetica è data facoltà di sostenere anche una
prova orale (facoltativa, su appuntamento). Questa fornisce la possibilità di
perfezionare la propria valutazione dello scritto fino ad un massimo di 1 punto
A SALIRE, qualora la prova orale sia sostanzialmente migliore dello scritto, o
A SCENDERE (qualora si evidenzino ulteriori lacune non emerse nello scritto).
Segui questo link per altre
istruzioni e I RISULTATI DELLE PROVE SCRITTE
PER VISIONARE LE PROVE SCRITTE OCCORRE RICHIEDERE APPUNTAMENTO
INVIANDO UNA POSTA ELETTRONICA
Programma
in svolgimento nell’anno 2022-2023
Lezione Data Day Aula Orario Ore Ore cumulative
1 16/02/2023 Gi Polo
SanRossore Aula C 15.30-17.30 2 2
Introduzione al corso. Pillole di statistica. Il calcolo delle probabilita’ e il test del chi-quadro.
Introduzione a Mendel. La vita di Mendel. Le accortezze
sperimentali, il disegno dello studio. Metodo scientifico. Il lavoro di Mendel:
la prima legge (la dominanza). Riepilogo dei 7
fenotipi analizzati da Mendel.
Gli esperimenti di Mendel che producono la seconda legge.
Segregazione 3(2:1):1.
Il quadrato di Punnet. Il test-cross. Enunciazione della seconda
legge di Mendel (segregazione allelica).
Qui lezione 1 registrata
Qui Slides_1 e Slides_2 scaricabili
2 20/02/2023 Lu Polo
San Rossore Aula A 09.00-11.00 2 4
Riepilogo delle prime due leggi di Mendel. Applicazione del test
del chi quadro al test cross.
Analisi di alberi genealogici per i tratti mendeliano semplici.
Esempio di carattere “autosomico recessivo”.
Probabilita’
di generare figli con tratti recessivi
3 23/02/2023 Gi Polo
San RossoreAula C 15.30-17.30 2 6
Esempi di condizioni genetiche autosomiche recessive nell’uomo: la
fibrosi cistica, l’albinismo, la fenilchetonuria.
Analisi di alberi genealogici per i tratti mendeliani “autosomici
dominanti”. Esempio del nanismo acondroplastico,
del piebaldismo, della brachidattilia,
dell’esadattlia e della sindrome di Marfan.
Complicanza all’eredità Mendeliana semplice: penetranza
incompleta, espressività variabile,
penetranza ed espressività variabili (esempi del manto degli
animali, della neurofibromatosi, del rene policistico).
Penetranza variabile con l’età (esempio della Córea
di Huntington).
Riepilogo della seconda legge di Mendel:
applicazione del test del chi-quadrato alla progenie di F2 con le
attese di 1/4 linea pura recessiva, 1/4 linea pura dominante, ½
eterozigoti. Specificare come si calcolano i gradi di libertà nel
caso della seconda legge di Mendel.
Terza legge di Mendel. Segregazione indipendente di due caratteri.
Calcolo matematico delle attese nella F2 prodotta dai diibridi di
F1 e calcolo grafico mediante quadrato di Punnett.
Qui lezione 3 registrata
4 27/02/2023 Lu Polo
San Rossore Aula A 09.00-11.00 2 8
Breve riepilogo delle 3 leggi di Mendel.
Calcolo matematico delle attese nella F2 prodotta dai diibridi di F1 in seguito
a test-cross.
Considerazioni sulla validita’ di un
test statistico, relativamente all’errore alfa o errore di tipo I. Errore che
si commette
rifiutando l’ipotesi nulla quando nella realta’
essa e’ vera. Cenno sulla
“correzione di Bonferroni” quando si effettuano
decine di test statistici in parallelo.
Calcolo del numero di genotipi diversi e di fenotipi diversi in
relazione al numero di geni (nei casi di genetica Mendeliana semplice).
Sintesi di linee pure: imbreeding e
riduzione dell’eterogeneita’ genetica. Calcolo della
proporzione di eterozigoti in relazione
al numero di generazioni, in un semplice modello di
autoimpollinazione a un carattere.
Sintesi di linea pura di riso con 4
caratteristiche commercialmente interessanti (non tutte recessive).
Considerazioni sulle linee pure: topi di laboratorio e
monocolture. Importanza della varieta’ genetica e
della preservazione di
specie e varieta’ “originarie”.
Il fenomeno della “virescenza degli ibridi”.
Qui lezione 4 registrata
5 02/03/2023 Gi Polo
San Rossore Aula C 15.30-17.30 2 10
Definizione di specie, ibridi intesi come eterozigoti della stessa
specie o come incroci tra specie affini ma distinte.
Calcolo dell’eterozigosi dati “n” loci, nell’autofecondazione.
Gli esperimenti di Griffith, Avery, MacLeod, McCarty, Hersey,
Chase
che provarono che il DNA e’
il depositario dell’informazione genetica.
Cenni sulla struttura del DNA e sui deossinucleotidi.
La regola di Chargaff.
Lo studio strutturale (cristallografico) di Watson, Crick,
Franklin, Wilkins: la doppia elica.
“Fusione” (denaturazione) del DNA.
Qui
lezione 5 registrata
6 06/03/2023 Lu Polo
San Rossore Aula A 09.00-11.00 2 12
Struttura del DNA collegata alla sua funzione. Modelli possibili
di replicazione. Esperimenti di Meselson e Stahl.
Bolla di replicazione, esperimento di John Cairns.
Inizio della replicazione. Procarioti, eucarioti.
Ori (origini di replicazione). Sequenze consensus.
Qui lezione 6 registrata
7 09/03/2023 Gi Polo
San Rossore Aula A 08.45-10.30 (con
inizio ore 9 puntuale) 2 14
Differenti tipi di DNA polimerasi. Quali sono le componenti del replisoma (batterico).
La meccanica della replicazione del DNA. Direzione di sintesi.
Attivita’ proof-reading e attivita’ esonucleasica (5’>3’ e 3’>5’).
Mutagenesi spontanea per tautomeria delle basi.
Replicazione dei telomeri. Il problema dell’accorciamento dei
telomeri cromosomici.
Qui lezione 7 registrata
Qui Slides_3 scaricabili
8 13/03/2023 Lu Polo
San Rossore Aula A 09.00-11.00 2 16
Ancora sui meccanismi di azione della telomerasi.
Struttura del telomero. Struttura di Holliday e
Elicasi di Werner.
Invecchiamento cellulare, immortalizzazione
e telomerasi.
Nucleosomi e struttura del DNA.
Istoni. Struttura della cromatina. La “collana di perle” (10nm),
la fibra da 30nm.
Lo scaffold e i loop cromatinici.
Replicazione del DNA. Metilazione del DNA (emielica)
nei procarioti. Significato
della metilazione del DNA negli eucarioti. Segregazione degli
istoni nelle
cellule figlie. PCNA e CAF-1 nel disassemblaggio e
nell’assemblaggio del nucleosoma
durante la replicazione del DNA.
Qui lezione 8 registrata
Qui Slides_4 scaricabili
9 16/03/2023 Gi Polo
San Rossore Aula A 08.45-10.30 (con
inizio ore 9 puntuale) 2 18
Uno sguardo d’insieme del genoma umano. Differenze tra genoma
nucleare e genoma mitocondriale.
Descrizione dei cromosomi. Autosomi e cromosomi sessuali.
Bandeggio G e Q.
Il ciclo cellulare. Le fasi.
Qui lezione 9 registrata
Qui Slides_5 scaricabili
10 20/03/2023 Lu Polo
San Rossore Aula A 09.00-11.00 2 20
Interfase e mitosi, descrizione del ciclo cellulare eucariota. Condensazione della cromatina, ploidia e quantita’ di DNA nelle
varie fasi del ciclo cellulare (G1, S, G2, M).
Genotipi da assegnare ai cromatidi fratelli e ai cromosomi
omologhi nel caso di doppi eterozigoti AaBb.
Meiosi e segregazione dei cromosomi omologhi e dei cromatatidi ricombinanti nelle varie fasi dei 2 cicli di divisione meiotica. Stato di condensazione
della cromatina, ploidia e quantita’ di DNA nelle varie fasi delle due divisioni meiotiche.
Segregazione indipendente e terza legge di Mendel spiegata dalle
segregazioni cromosomiche alla meiosi.
Osservazione di Bateson e Punnett: il “coupling” (il linkage).
Morgan e la teoria cromosomica dell’eredita’.
Spiegare il linkage osservato nella F2.
I dettagli della divisione meiotica, in particolare della profase
della meiosi I. Il crossing-over e la spiegazione del linkage a livello
molecolare.
Qui Slides_6 scaricabili
Qui lezione 10 registrata
11 23/03/2023 Gi Polo
San Rossore Aula A 08.45-10.30 (con
inizio ore 9 puntuale) 2 22
Stato di condensazione della cromatina, ploidia
e quantita’ di DNA nelle varie fasi delle due
divisioni meiotiche.
Segregazione dei cromosomi omologhi e dei cromatidi ricombinanti
alla meiosi, con illustrazione del crossing-over.
Lo studio della meiosi nelle ascospore di Neurospora crassa.
Visualizzazione del DNA eteroduplex
nelle ascospore.
Modelli di ricombinazione del DNA alla meiosi (al crossing-over).
Modello simmetrico e modello con “ansa a D”.
La struttura di Holliday (anche definita “giunzione di holliday”). Sua risoluzione e formazione del DNA eteroduplex.
Incrocio a due punti e mappatura genetica tra due geni. Fase
gametica (aplotipo) in “cis” o in “trans” (in
“repulsione”).
Riconoscimento della progenie “ricombinante” e della progenie
“parentale”. Test-cross e analisi della F2 per mappare due geni.
Mappatura genetica in cM (o u.m. o m.u.). Il differente
significato dei centiMorgan espressi come mappatura
tra due geni, o su scala genomica.
Qui lezione 11 registrata
Qui Slides_7 scaricabili
12 27/03/2023 Lu Polo
San Rossore Aula A 09.00-11.00 2 24
Esercizi su incrocio a due punti.
Sturtevant e l’incrocio a tre punti. Mappatura di geni.
Spiegazione dell’incrocio a 3 punti
secondo la teoria cromosomica dell’eredita’.
Calcolo dell’interferenza.
Qui lezione 12 registrata
(solo audio disponibile per problemi tecnici di Teams: seguire le diapositive).
13 30/03/2023 Gi Polo
San Rossore Aula A 08.45-10.30 (con
inizio ore 9 puntuale) 2 26
Eredita’
sessuale. Meccanismi di determinazione del sesso in vari organismi.
Incroci di Drosophila quando white e’ la femmina o il maschio.
Segregazione dei caratteri X-linked
recessivi.
Esercizi sui caratteri legati al sesso. Albero genealogico con due
caratteri indipendenti, uno legato al sesso e uno autosomico: nanismo ipofisario+cataratta congenita.
Qui lezione 13 registrata
(video solo in parte disponibile per problemi tecnici di Teams: seguire le
diapositive)
Qui Slides_8 scaricabili
[Sospensione didattica e vacanze pasquali]
14 17/04/2023 Lu Polo
San Rossore Aula A 09.00-11.00 2 28
Caratteri legati al sesso. Condizioni dominanti legate all’X.
Inattivazione del cromosoma X sovrannumerario (Lyonizzazione). Caratteri legati
all’Y.
Geni del cromosoma Y.
Mappatura di due geni legati all’X. Esempi di mappatura con Drosophila
melanogaster.
Eredita’
citoplasmatica (extranucleare). Eteroplasmia.
Esempi.
Qui lezione 14 registrata
15 20/04/2023 Gi Polo
San Rossore Aula A 08.45-10.30 (con
inizio ore 9 puntuale) 2 30
La regolazione dell’espressione genica nei procarioti. Jacob e Monod, l’induzione enzimatica.
Gli operoni procarioti. L’operone lac
e la sua regolazione. I ceppi batterici “diploidi parziali”.
Combinazione di vari genotipi dell’operone lac,
nei diploidi parziali e fenotipi derivanti.
Caratterizzazione dell’operatore e del repressone lac. Mutanti dell’operone lac.
Qui lezione 15 registrata
Qui Slides 9 scaricabili
24/04/2023 Lu [Ponte
del 25 Aprile]
16 27/04/2023 Gi Polo
San Rossore Aula A 08.45-10.30 (con
inizio ore 9 puntuale) 2 32
Ancora illustrazione di possibili fenotipi correlati a differenti
assetti genetici dei diploidi parziali dell’operone lac.
L’operone arabinosio.
Il fenomeno dell’attenuazione (operone triptofano).
Principi di regolazione genica negli eucarioti.
Gal4 e il regulone galattosio in Saccharomyces
cerevisiae.
La registrazione della lezione non era possibile a causa di
problemi tecnici di Teams (non era attivabile la registrazione).
01/05/2023 Lu [Festa dei lavoratori]
17 04/05/2023 Gi Polo
San Rossore Aula A 08.45-10.30 (con
inizio ore 9 puntuale) 2 34
Regolazione epigenetica negli eucarioti: fattori di trascrizione,
rimodellamento della cromatina, modifiche degli istoni (acetilazione,
metilazione)
Codice istonico. Esempio di rimodellatore della cromatina: SWI-SNF
Esempio di rimodellamento della cromatina: enhanceosoma
dell’interferone-beta (umano). Isole CpG e memoria epigenetica
insita nelle isole CpG e nell’ottamero istonico.
Meccanismi di invecchiamento cellulare. Limiti epigenetici del
clonaggio di interi organismi ottenuto mediante nuclear
transfer.
Qui lezione 16 registrata
18 08/05/2023 Lu Polo
San Rossore Aula A 09.00-11.00 2 36
RNA e trascrizione genica. Esperimenti di Volkin
e Astrachan.
Differenze tra DNA e RNA.
Il dogma centrale della biologia e le sue (limitate) eccezioni.
Definizione di gene e evoluzione del
concetto di gene. Protein-coding genes
e geni per I non-coding RNAs.
Trascrizione genica nei procarioti. Orientamento del filamento di
DNA da trascrivere. Senso di polimerizzazione (sintesi) dell’RNA.
Orientamento dei geni sul cromosoma. Filamento codificante e
filamento stampo.
Le sequenze di DNA e RNA devono essere scritte dal 5’ al 3’.
Ragionare sulle sequenze e sulle loro corrispettive complementari e antiparallele.
Reversione e complementazione di una sequenza di DNA.
Inizio della trascrizione. Promotori, sequenze consensus dei
promotori. Complesso chiuso. Ruolo del fattore sigma. Complesso aperto.
Allungamento dell’RNA in sintesi. Struttura di un mRNA procariota.
Terminazione della trascrizione. Meccanismo intrinseco, meccanismo
mediato dal fattore rho e dalle sequenze rut.
Tipi di RNA polimerasi. Differenze tra procarioti e eucarioti nella trascrizione genica.
Inizio della trascrizione negli eucarioti. Il ruolo del CTD della
RNA polimerasi.
Il problema della predizione dei siti di legame per i fattori di
trascrizione nei promotori eucarioti.
Alcuni esempi per comprendere la relazione tra mutazione e
fenotipo. Mutazioni che alterano l’inizio della trascrizione.
Qui lezione 17 registrata
Qui Slides 10 scaricabili
19 11/05/2023 Gi Polo
San Rossore Aula A 08.45-10.30 (con
inizio ore 9 puntuale) 2 38
Inizio, maturazione e terminazione della trascrizione negli
eucarioti.
Esempi di mutazioni che inflluenzano i
processi di capping, splicing, poliadenilazione
(gli esempi specifici riportati dalla letteratura scientifica
ma non illustrati dal Griffiths sono solo proposti come
approfondimento per meglio chiarire i concetti esposti, non saranno richiesti alla
prova di esame).
Qui lezione 18 registrata
20 15/05/2023 Lu Polo
San Rossore Aula A 09.00-11.00 2 40 Esercitazioni
(esercizi)
21 18/05/2023 Gi Polo
San Rossore Aula A 08.45-10.30 (con
inizio ore 9 puntuale) 2 42 Esercitazioni
(esercizi)
22 22/05/2023 Lu Polo
San Rossore Aula A 09.00-11.00 2 44 Esercitazioni
(esercizi)
23 25/05/2023 Gi Polo
San Rossore Aula A 08.45-10.30 (con
inizio ore 9 puntuale) 2 46 Esercitazioni
(esercizi)
24 29/05/2023 Lu Polo
San Rossore Aula A 09.00-11.00 2 48 Esercitazioni
(esercizi)
Programma
svolto nell’anno 2021-2022
|
Presentazione
del corso. Libro di testo consigliato e sito web. Test del chi-quadro per
analizzare statisticamente la differenza tra i dati “osservati”
rispetto a quelli attesi definiti da una precisa ipotesi. Mendel.
Autoimpollinazione. |
Sette caratteri per i piselli. Dominanza, recessivita’.
Prima legge di Mendel.
Diapositive 1 .
Test
del Chi-quadrato nell’interpretazione dei dati di segregazione Mendeliana a
singolo gene
(II
legge). Analisi della modalita’ di trasmissione
mendeliana negli alberi genealogici.
Prima
legge di Mendel (la dominanza), seconda legge di Mendel (segregazione degli
alleli di un
gene)
e relativi esercizi.
Esercizi
sulle leggi di Mendel.
Terza
legge di Mendel (segregazione indipendente degli alleli di piu’
geni)
Ancora
esercizi sulle leggi di Mendel e sugli
alberi
genealogici. La virescenza degli ibridi, e la possibilita’
di
creare
linee pure.
Il
DNA. La scoperta della trasformazione
(Griffith).
L'esperimento di Hershey-Chase. La struttura del DNA. La regola di Chargaff. La doppia elica. La struttura del DNA.
Gli
esperimenti di Cairns. La bolla di
replicazione.
La
reazione chimica della DNA polimerasi. La sintesi del DNA. Leading
e Lagging strands. La tautomerizzazione delle basi. L’attivita’
proof-
reading
della DNA polimerasi.
Il replisoma. Le DNA
topoisomerasi. Le origini
di
replicazione. I telomeri e la
telomerasi.
Relazione tra telomeri, cancro e invecchiamento. I livelli di organizzazione
del DNA nel cromosoma. Il nucleosoma. La fibra
cromatinica.
La
replicazione semiconservativa. Gli esperimenti di Meselson-Stahl.
Il
ciclo cellulare. La mitosi e la meiosi.
Confronto,
similarita’ e differenze. Gli stadi della
profase
della meiosi I.
Morgan
e la teoria cromosomica dell’eredita’.
Saper
concettualizzare i cromosomi, la cromatina, i loci genici e gli alleli nelle
varie fasi
del
ciclo mitotico o meiotico.
Una
visione d’insieme del genoma umano.
Descrizione
del cariotipo umano. Cromosomi metafasici, bandeggio, classificazione.
Autosomi
e cromosomi sessuali.
Teoria
cromosomica dell’eredita’ e ricombinazione omologa
meiotica: formazione dei chiasmi, l’intermedio di Holliday, la scoperta del DNA
eteroduplex negli Ascomiceti.
Teoria
cromosomica dell’eredita’: i cromosomi sessuali e gli
autosomi. Determinazione del sesso nei mammiferi e in Drosophila melanogaster. Il cromosoma Y umano: emizigosi
e la regione pseudoautosomica.
L'eredita' legata al sesso.
Tipi
di eredita'. Osservazione degli alberi genealogici
per tratti autosomici recessivi o dominanti. Esempi di condizioni legate ad
alleli
recessivi
o dominanti.
I
tratti legati all'X, esempio di progenie attesa
(occhio
bianco di Drosophila). Non reciprocita’ degli incroci
white-♀x♂ e white-♂x♀.
La
Lyonizzazione dell'X (inattivazione). Eredita'
dominante
legata all'X
Eredita’ legata all’Y. Esercizi sull’eredita’
legata al sesso. Penetranza ed espressivita’.
Alberi
evolutivi sfruttando il genoma mitocondriale (eredita’
matrilineare) o l cromosoma-Y (eredita’
patrilineare). La definizione di aplotipo. Geogenetica e migrazioni di Homo sapiens.
Eredita’ citoplasmatica. Eteroplasmia. Piante
con mutazioni del DNA cloroplastico (Mirabilis jalapas) e malattie
umane legate a mutazioni del DNA mitocondriale. Esercizi sull’eredita’
matrilineare
Mutazioni
cromosomiche.
Le
euploidie. La monoploidia e
i casi di triploidie, tetraploidie,
esaploidie.
Autotetraploidizzazione mitotica naturale
(esempio
di Raphanobrassica) o indotta da colchicina. Triplodi da gametogenesi con nondisgiunzione
o da incroci con tetraploidi e
diploidi.
Esempio del grano
(allo-esaploide). Sterilità dei triploidi, segregazione dei
cromosomi meiotici alla prima divisione meiotica in un triploide. Esempi di triplodi. La triploidia
nell’uomo. Le aneuploidie.
Esempi
nell’uomo. Sindromi legate a aneuploidie
dei cromosomi
sessuali. Monosomie/trisomie. Sindrome di Turner XO,
Sindrome di Klinefelter XXY,
Cariotipi
XXX e XYY
Origine delle aneuploidie umane. I fenotipi
correlati alle aneuploidie dei cromosomi sessuali.
Trisomie degli autosomi nell’uomo:
trisomia 21, 13, 18. Analisi di nuclei interfasici mediante Fluorescent In Situ Hybridization
(FISH). Struttura dei cromosomi. Alterazioni cromosomiche di tipo
strutturale.
Morfologia dei cromosomi. Cariotipo umano. Bandeggio G e bandeggio
Q.
Crossing-over ineguale. Delezioni interstiziali e duplicazioni in tandem.
Monosomie parziali dovute a delezioni interstiziali. Esempio della
Sindrome del Cri-du-chat. Meccanismo di
formazione delle delezioni interstiziali intracromosomiche
e microduplicazioni in tandem di segmenti cromosomici
(trisomie parziali) in seguito ad errato appaiamento dei cromosomi alla meiosi:
crossing-over ineguale. Esempi di parziali monosomie/trisomie
parziali.
Sindrome di Williams. Inversioni cromosomiche pericentriche
e paracentriche. Effetti sul fenotipo.
Trasmissibilità delle inversioni. L’appaiamento di cromosomi
omologhi con inversione alla meiosi.
Traslocazioni cromosomiche bilanciate e non bilanciate. Effetto
sul fenotipo. Trasmissibilità delle traslocazioni. L’appaiamento dei cromosomi
omologhi con traslocazione bilanciata. Effetti delle mutazioni cromosomiche
alla meiosi. Fusione robertsoniana ed
effetti alla meiosi. Cariotipo responsabile della sindrome di Down con fusione
14-21.
Evoluzione dei genomi in base al cross-over ineguale (duplicazioni
e famiglie geniche, esempio dei loci globinici).
Evoluzione dei genomi per duplicazione di interi genomi.
Le aberrazioni cromosomiche della linea somatica. Delezioni
interstiziali, frammenti acentrici, traslocazioni bilanciate e non bilanciate
tra cromosomi omolghi e non omologhi, inversioni para
e peri centriche.
Mutazioni cromosomiche e irraggiamento con radiazioni ionizzanti.
Aberrazioni cromosomiche
“instabili” (dicentrici e rings).
Effetto di posizione: Muller e l’occhio variegato di Drosophila m.. Riarrangiamenti somatici e cancro. Esempio di
traslocazioni cromosomiche oncogenetiche: linfoma di Burkitt
e leucemia
mieloide cronica.
Riassunto delle incidenze di anomalie cromosomiche nella linea
germinale.
. Diapositive 7.
Morgan e la teoria cromosomica dell’eredita’.
Conciliare la legge di Mendel con le osservazioni di “Coupling”. Associazione (linkage) genetica. Uso del
test-cross per svelare gli individui originati da gameti con combinazioni
“parentali” o “ricombinanti”.
Differenza nella segregazione (alla F2) di due loci quando sono
indipendenti o quando sono
“in linkage” (associati). Test del chi-quadro per indicare
associazione o indipendenza.
Fase gametica, aplotipo, alleli in “cis”
e alleli in “trans” (o in “repulsione”).
Chiasmi e crossing-over. Definizione di unita’
di mappa genetica. Unita’ di mappa genetica: centiMorgan, o percentuale di ricombinazione.
Relazione tra distanza genetica e distanza fisica nel genoma
umano.
Calcolo della distanza di mappa genetica tra due loci. Mappatura dei
cromosomici eucarioti tramite la ricombinazione: mappatura a due loci
concatenati. Esercizi sulla mappatura a due loci. Predire la progenie attesa
incrociando due diibridi con loci a distanza di mappa 30cM.
L’incrocio a tre punti (tre loci concatenati).
Stabilire l’ordine e la distanza di mappa genetica di loci in
linkage. Esempi e problemi
dimostrativi.
L’incrocio a tre punti (tre loci concatenati).
Ancora esempi e problemi dimostrativi.
L’RNA.
Gli esperimenti pulse/chase
di Volkin-
Astrachan.
Differenze
tra RNA e DNA. Il dogma centrale della biologia. RNA messaggero e RNA
funzionali (miRNA, siRNA, piRNA, snRNA,
rRNA,
tRNA, lncRNA).
La
trascrizione. La reazione di polimerizzazione dell’RNA. Il filamento stampo. Il
filamento
codificante.
Trascrizione
nei procarioti. Fasi di inizio, allungamento e terminazione intrinseca o Rhodipendente. Il promotore procariota.
Le regioni 5’UTR e 3’UTR. La trascrizione eucariota.
Differenze
tra procarioti e eucarioti. Inizio della trascrizione
e promotore negli eucarioti. I fattori di trascrizione. Il complesso di pre-inizio. Le sequenze cis-acting.
Gli enhancers.
Riepilogo
degli ultimi argomenti. La maturazione dell’RNA messaggero. 5’ Capping.
Lo
splicing. Lo spliceosoma. Esempi accessori di mutanti
nelle sequenze importanti per la trascrizione. La meccanica dello splicing. Lo
splicing alternativo (isoforme degli mRNA).
Esempi
di competizione tra siti di splicing e splicing aberrante. Sequenze ESS, ISS,
ESE, ISE. Introni di classe 1. Esempi accessori di patologie legate a mutazioni
nelle sequenze implicate nello splicing o nella sua regolazione.
Terminazione
della trascrizione,
poliadenilazione.
La
regolazione dell’espressione genica nei procarioti. Jacob-Monod:
la regolazione
dell’operone
lac di E. coli. Mutanti dell’operone lac. Le mutazioni sulle sequenze palindromiche.
Le
mutazioni polari. Logica dell’operone lac.
Repressione da catabolita.
Esercizi
sui diploidi parziali con le svariate configurazioni di mutanti.
Regolazione
dell’operone Arabinosio. L’operone triptofano e la
regolazione per attenuazione.
Traduzione
e sintesi proteica. Il dogma centrale. Aminoacidi, polipeptidi e proteine. Il
legame peptidico. Struttera primaria, secondaria,
terziaria e quaternaria delle
proteine.
Alla
scoperta della relazione tra geni e proteine.
Gli
esperimenti di Beadle & Tatum in
Neurospora
crassa: Stati diploidi e stati aploidi e l’ipotesi “un gene= un enzima”. La
complementazione genica.
Gli
esperimenti di Yanofski: la collinearita’
tra sequenza di DNA e sequenza aminoacidica. Gli
esperimenti di Brenner. Prove dirette e indirette che il codice e’ basato su “triplette” (i
codoni).
Polinucleotidi
e mRNA sintetico. La decodifica del codice genetico. La struttura degli aminoacidi. I mutanti “amber” di fago T4 e i codoni di stop. Il tRNA adattatore, gli anticodoni. L’aminoacil-tRNA-sintetasi. La degenerazione del codice genetico. tRNA isoaccettori e vacillamento
della terza base.
Codone
e anticodone. Struttura del ribosoma.
Gli
rRNA quali ribozimi. La sintesi proteica nei siti E, P, A ribosomali.
Antibiotici e sintesi
proteica.
Le
fasi di inizio della traduzione nei procarioti: sequenza di Shine-Dalgarno. Inizio negli eucarioti: cap-recognition
e sequenze IRES.
La
traduzione: allungamento della catena polipeptidica e terminazione. Elongation Factor
EF-Tu,
complesso ternario. Elongation Factor-
G,
siti E P A del ribosoma. Terminazione, stop
codon, RF1, RF2.
Mutazioni
non-senso e mutanti amber, “soppressori” delle
mutazioni non-senso (tRNA
soppressori).
Mutazioni
missenso (conservative e non conservative). Mutazioni ins/del
in frame o con frameshift. Mutazioni “read-through”. Mutazioni silenti, mutazioni sinonime.
Mutazioni sinonime.
Transizioni,
transversioni.
Emoglobinopatie
e fibrosi cistica.
Il
ripiegamento delle proteine e le modifiche post-traduzionali delle proteine. Le
ciaperonine,
i
segnali di veicolazione nel reticolo
endoplasmatico
liscio o i fattori di localizzazione
nucleare,
la fosforilazione, la poli-ubiquitinazione.
ARGOMENTI ANNI PRECEDENTI
La regolazione dell’operone arabinosio.
La regolazione dell’operone triptofano (attenuazione). La regolazione
dell’espressione genica negli eucarioti.
Regolazione post-trascrizionale. RNA interference:
micro-RNA, silencing-RNA. miRNA
e siRNA.
Localizzazione, biogenesi, meccanismi di azione ed esempi di ruolo
in alcuni processi biologici.
Regolazione trascrizionale eucariota.
Saccharomyces cerevisiae come cellula modello per lo studio della
regolazione genica negli eucarioti.
Ciclo vitale.
I reguloni. La regolazione dei geni
Galattosio in lievito. Il regolatore trascrizionale Gal4 e le sequenze enhancer UAS. Il controllo trascrizionale dei geni α-
/a- specifici del Mating type di lievito.
Regolazione per compattamento della cromatina.
Istone acetil-transferasi, istone de-acetilasi. Esempi nel lievito: (1) regolazione del regulone Galattosio; (2)
Mating-type.
Effetti di regolazione cromatinica a lungo termine: esempio del Mating type di lievito, i mutanti
“sir” (silent information regulators).
Regolazione per rimodellamento della cromatina.
Mutanti SWI-SNF. Il complesso SWI-SNF. Una visione di insieme
della attivazione trascrizionale:
l’esempio dell’enhanceosoma e del
promotore
dell’Interferone-beta umano.
Mantenimento della memoria epigenetica nella divisione cellulare:
(1) distribuzione dell’ottamero nei nucleosomi del DNA nelle cellule figlie;
(2) metilazione del DNA, isole CpG.
Gli isolanti degli enhancer.
Cariotipo e eterocromatina
centromerica di
Drosophila: il silenziamento trascrizionale per effetto di
posizione. Variegazione per effetto di posizione.
L’esempio del gene white di Drosophila e gli esperimenti di
Muller. Diffusione dell’eterocromatina.
Mutanti di Drosophila per la variegazione
dell’occhio e proteine HP-1, istone metil-transferasi
(HMT) e istone demetilasi. Imprinting
genere-specifico.
Esempio del locus Igf2 e H19 murino. Esempio di locus per la
sindrome di Prader-Willy/Angelman
cromosoma 15 umano.
La mutazione: breve riepilogo degli effetti molecolari delle
mutazioni puntiformi. Mutazioni entro la Open
Reading Frame, mutazioni che alterano i siti di regolazione di un
gene. Analisi a livello di mRNA
(tramite Northern Blot) e proteine
(tramite Western
Blot)
degli effetti molecolari delle mutazioni.
Il test di fluttuazione di Luria-Delbruck.
Lederberg e la replicazione delle piastre petri. Meccanismi molecolari delle mutazioni spontanee. Protonazione, tautomeria, appaiamenti purina::purina,
idrolisi spontanea e siti abasici. L’ossidazione delle basi del
DNA e la deamminazione spontanea.
Meccanismi di formazione delle mutazioni InDel.
Il crossing over ineguale come meccanismo di mutazione spontanea. Splippage misalignment. Le
malattie da “amplificazione di triplette”: Corea di
Huntington, la sindrome dell’X fragile.
Le mutazioni indotte da mutageni. Gli analoghi di base. Gli
alchilanti. I grossi addotti al DNA
(Benzopirene, aflatossina, NNK). Gli intercalanti.
Radiazioni ultravioletta e ionizzanti. Mutazioni della linea
somatica e della linea germinale. Mutazioni geniche e cromosomiche.
Riparazione: fotoliasi.
Metilguanosina-metiltransferasi.
Attivita’ proof-reading della DNA polimerasi. Il
“mismatch repair”. Hereditary nonpolyposis colon cancer
(HNPCC). Riparazione per escissioni di basi
(Base excision repair,
BER). Riparazione per escissione di nucleotide (Nucleotide excision
repair, NER). NER “global” e “accoppiato alla
trascrizione”.
Xeroderma pigmentosum e Sindrome di Cockayne. Test di complementazione. Unscheduled DNA
synthesis.
Sintesi riparativa trans-lesione del DNA. Riparazione delle
rotture a singolo e a doppio filamento.
Non-homologous end-joining
(NHEJ) e riparazione per ricombinazione omologa (HRR). Ruolo di MGMT, MutS, hMSH2, hMLH1, hMLH3, hMSH3, hMSH6,
OGG1, UNG, APE-1, PARP, FEN1, XPA, XPB, XPC,
XPD, XPG, ERCC1, CSA, CSB, DNA polimerasi delta, ATM, BRCA1,
BRCA2, Rads50, Rad51, NBS1, nella riparazione del DNA. Ataxia
telangiectasia e
Nijmegen Breakage Syndrome.