Presentazione

Organizzazione della Didattica

DM270
BIOTECNOLOGIE INDUSTRIALI ORD. 2014


6

Corsi comuni

 

Frontali Esercizi Laboratorio Studio Individuale
ORE: 40 0 16 51

Periodo

AnnoPeriodo
I anno2 semestre

Frequenza

Obbligatoria

Erogazione

Lingua

Italiano

Calendario Attività Didattiche

InizioFine
26/02/201801/06/2018

Tipologia

TipologiaAmbitoSSDCFU
affine/integrativo Nessun ambitoBIO/186


Responsabile Insegnamento

ResponsabileSSDStruttura
Dott. CAGNIN STEFANOBIO/18Dipartimento di Biologia

Altri Docenti

Non previsti.

Attività di Supporto alla Didattica

Non previste.

Bollettino

Per la comprensione dei contenuti dell'insegnamento sono necessarie le conoscenze di base fornite dagli insegnamenti di 'Introduzione alle discipline omiche', 'Bioninformatica e statistica', 'Biologia molecolare e cellulare' e 'Ingegneria genetica'.

L’insegnamento ha l’obiettivo di presentare le strategie sviluppate per il sequenziamento di genomi interi, dai più semplici (batteri) ai più complessi (eucarioti: D. melanogaster, C. elegans, A. thaliana), con enfasi particolare sul genoma umano. Il concetto tradizionale di gene sarà rivisto alla luce delle scoperte più recenti. Si passa poi a descrivere in modo approfondito le tecnologie più aggiornate per l’analisi del trascrittoma, quali l’allestimento di librerie specializzate per next generation sequencing, l’analisi di profili d’espressione genica mediante microarray e la qRT-PCR. Infine verranno descritte le principali tecniche impiegate per l’analisi dell’epigenoma. Lo studente avrà la possibilità di applicare in laboratorio una delle tecnologie affrontate ed interpretare in maniera critica i risultati ottenuti.

Lezioni frontali in aula e attività sperimentali nei laboratori didattici. Per quanto riguarda le esercitazioni pratiche, lo studente allestirà un esperimento di qRT-PCR per determinare l’espressione genica di specifici geni target.

GENOMICA STRUTTURALE (20 ore): • Definizione di Genomica. • Ripasso sulle strategie di sequenziamento di un Genoma e tecniche di Next Generation Sequencing (NGS). • Organizzazione del genoma di alcuni organismi modello: S. cervisiae, D. melanogaster, A. thaliana, M. musculus. • Organizzazione del Genoma Umano: a. Il mitocondrio e il suo genoma. b. Il genoma NUCLEARE: • I geni codificanti proteine: geni sovrapposti e interni, famiglie geniche, pseudogeni. • I geni per RNA: rRNA e tRNA; snRNA e snoRNA; snRNA dei corpi di Cajal; miRNA e piwiRNA; lncRNA e circularRNA. • Gli ELEMENTI TRASPONIBILI del Genoma Umano: a. Elementi trasponibili nei PROCARIOTI: Trasposoni semplici (Tn3) e Trasposoni composti (Tn10). b. Elementi trasponibili negli EUCARIOTI: • Classe 1: Retrotrasposoni LTR e Retrotrasposoni non LTR (LINE, SINE, Alu). • Classe 2: Trasposoni a DNA. c. Come sono stati scoperti gli elementi P? d. Spiegazione molecolare della disgenesi degli ibridi in Drosophila. Il sistema UAS-GAL4 in D. melanogaster. • Farmacogenetica e Farmacogenomica: a. Concetti di base di farmacologia: Farmacocinetica e Farmacodinamica. b. La Farmacocinetica: Reazioni di Fase 1 e Reazioni di Fase 2. c. La Farmacodinamica: Esempio dell’enzima convertitore dell’angiotensina (ACE). d. La Medicina Personalizzata: l’esempio della Warfarina e di alcuni farmaci genotipo-specifici. e. Profili di espressione genica e medicina personalizzata: l’esempio della classificazione del tumore al seno. • La METAGENOMICA GENOMICA FUNZIONALE (20 ore): • Introduzione all’espressione genica: lo studio del trascrittoma: approccio statico e dinamico. In che modo le tecniche di NGS hanno rivoluzionato l’analisi del trascrittoma? • Quantificazione dei livelli di espressione di singolo gene (qRT-PCR): a. Il Northern blot. b. La PCR semi-quantitativa. c. la tecnologia della Real Time Quantitative PCR: il ciclo soglia Ct; sistema di rilevazione della fluorescenza; estrazione dell’RNA totale; sintesi del cDNA; disegno dei primer per qRT-PCR. d. Metodi di marcatura e rilevazione della fluorescenza: SYBR Green; Sonde TaqMan; Molecular Beacons; Scorpion probes; Hybridization primers. e. qRT-PCR dei miRNA. f. Applicazioni della qRT-PCR. g. Analisi dei dati ottenuti mediante qRT-PCR: Determinazione del ciclo soglia (Ct). Quantificazione assoluta e relativa. Determinazione dell’efficienza di reazione. Metodo del ΔΔCt • Microarray e chip di DNA a. Introduzione alla tecnologia dei microarray. b. Piattaforme microarray disponibili: I macroarray; Microarray a deposizione; Fotolitografia (Affymetrix e Nimblegene); Inkjet technology; Combimatrix. c. Descrizione delle varie fasi di un esperimento di microarray: 1. Produzione del target marcato: descrizione dei vari metodi di marcatura. 2. Ibridazione del target marcato. 3. I lavaggi. 4. Scansione e analisi dell’immagine. 5. Normalizzazione dei dati di espressione. d. Rappresentazione dei dati di espressione e analisi dei geni differenzialmente espressi; e. Confronto: microarray vs. next generation sequencing. f. Descrizione di alcuni studi di microarray tratti dalla letteratura. • EPIGENOMICA: a. Struttura e funzione dei cromosomi; b. Associazione tra modificazioni istoniche e struttura della cromatina; c. Il rimodellamento della cromatina; d. La metilazione del DNA; e. Tecniche per l’analisi della metilazione del DNA: bisolfito di sodio; MS-PCR; meDIP; Methyl-MAPS; MethyIC-Seq; microarray. f. Immunoprecipitazione della cromatina: Formaldeide cross-linking; ChIP-chip & ChIP-Seq. g. Chromosome Conformation Capture: ChIP-loop protocol of 3C; 4C e 5C. • L’importanza della PATHWAY ANALYSIS per comprendere i fenomi biologici.

Colloquio ORALE.

La prova d'esame sarà valutata in base alle risposte date per ciascuna domanda, in termini di correttezza e completezza dell'informazione fornita in ogni risposta e, soprattutto, di capacità di collegamento fra concetti diversi (consequenzialità logica). Inoltre, lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di progettare semplici disegni sperimentali. Durante il colloquio verrà anche valutata la comprensione delle esercitazioni pratiche.

Strachan T., Read A.P., Genetica Umana Molecolare. : Zanichelli, 2012 Gibson G., Muse S.V., Introduzione alla genomica. : Zanichelli, 2004 Meneely P., Analisi genetica avanzata. : McGraw-Hill, 2012 Watson J.D., . DNA Ricombinante: Zanichelli, 2008 Brown T.A., Genomi 3. : EdiSES, 2008

Le diapositive utilizzate dal docente e gli articoli scientifici utili per la comprensione dei vari argomenti verranno resi disponibili sull’e-learning di Ateneo.