MODULI BIOLOGIA E GENETICA (10 CFU)
PARTE I - 5 CFU
DOCENTE: DOTT.SSA LAURA MORELLI
RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO
Inquadramento in senso evoluzionistico di meccanismi biologici. Comprensione dei modelli di eredità
mendeliani e multifattoriali, genetici e epigenetici. Acquisizione di strumenti critici per l’autoformazione, e
il reperimento di informazioni sui database elettronici.
Prerequisiti: chimica generale e inorganica, chimica organica, biochimica. Co-requisiti: Biologia molecolare,
citologia e istologia.
ARGOMENTI
STRUTTURA DEGLI ACIDI NUCLEICI, REPLICAZIONE DEL DNA E ESPRESSIONE GENICA. La proprietà
semidiscontinua e semiconservativa della replicazione del DNA. Elementi coinvolti nella replicazione del
DNA. Il modello del replisoma. le DNA polimerasi svolgono attività di sintesi, riparo e ricombinazione; il
genoma a RNA di alcuni virus. Espressione genica. La trascrizione nei procarioti e negli eucarioti. I compiti
delle tre diverse RNA polimerasi eucariotiche. Organizzazione del promotore. La maturazione del trascritto
primario. Processamento dell'RNA messaggero e dell'RNA non codificante. RNA transfer e Ribosoma,
snRNA. Aminoacidi e proteine. Il codice genetico, La traduzione.
STRUTTURA E FUNZIONE DEL CROMOSOMA. Ploidia e ciclo cellulare. Mitosi e Meiosi. Assortimento
indipendente e ricombinazione nella meiosi. Accoppiamento X-Y. Avvolgimento gerarchico del DNA. La
cromatina interfasica e il grado di compattazione. Eucromatina e eterocromatina. Eterocromatina
facoltativa e costitutiva. Corpo di Barr e corpo XY. Localizzazione specifica dei cromosomi nel nucleo. Il
ruolo del centromero. Origine multipla della replicazione nei mammiferi. La struttura specializzata dei
telomeri, loro funzione e evoluzione. La replicazione dei telomeri.
ANOMALIE CROMOSOMICHE Anomalie di numero e loro cause. poliploidia, aneuploidia mixoploidia e
conseguenze cliniche. anomalie di numero degli autosomi e dei cromosomi sessuali. Causa delle anomalie
strutturali, tipi di anomalie strutturali e conseguenze cliniche. Disomia uniparentale.
INPRINTING GENETICO diploidia e disomia uniparentale nell'uomo e nel topo. Funzione biologica
dell'inprinting. Organizzazione dei geni soggetti a inprinting. Modalità di imposizione e evoluzione degli
inprints.
IL PIANO SPERIMENTALE DI MENDEL. Incrocio monoibrido e principio della segregazione. Cross test.
Spiegazione cromosomica del primo principio. Definizioni di Genotipo e Fenotipo, Gene, Locus e Allele.
Incrocio diibrido e principio della indipendenza. Spiegazione cromosomica del secondo principio.
VARIAZIONI SUL MENDELISMO Dominanza incompleta, codominanza, allelia multipla, alleli letali,
interazione genica, epistasi. Spiegazione in termini funzionali del contributo allelico e genico alla
manifestazione fenotipica. Eredità X-linked. Deviazione dall'assortimento indipendente. Esperimenti diibridi
di Sturtevart e Morgan sulla drosofila. il mappaggio genico dei cromosomi eucariotici mediante la
frequenza di ricombinazione. Incrocio a tre punti. Relazione tra mappa fisica e mappa genetica.
MODELLI DI PEDIGREE MENDELIANI: generalità delle trasmissioni autosomica dominante e recessiva, Xlinked dominante e recessiva. Inattivazione del cromosoma X e mosaicismo dovuto alla inattivazione del
cromosoma X. Eredità dei geni Y-linked. Eredità dei genei nelle regioni pseudoautosomiche. Eredità
mitocondriale. Ambiguità dell’analisi del singolo pedigree. Il bias da accertamento. Relazione tra caratteri
mendeliani e sequenze geniche. Eterogeneità di locus e clinica. Complicazioni dei modelli mendeliani di
base. Tratti recessivi possono sembrare dominanti. Difetto di penetranza nei tratti dominanti. Penetranza
legata alla età e esordio tardivo. Espressione variabile, anticipazione, imprinting. Alleli letali. Inbreeding.
Mutazione de novo, chimerismo e mosaicismo.
GENETICA DEI TRATTI MULTIFATTORIALI: la diatriba negli anni ‘20 tra i biometristi e i mendelisti sul modello
di trasmissione dei caratteri complessi. La sintesi Fisheriana: teoria poligenica della determinazione dei
tratti continui. Regressione verso la media e effetti dell’incrocio non casuale. Varianza genetica e
ambientale, ereditabilità. Teoria della soglia nella estensione della teoria poligenica ai caratteri dicotomici.
Applicazione della Teoria della soglia per la definizione dei rischi di ricorrenza nei tratti multifattoriali e
rischio empirico.
LA GENETICA DELLE POPOLAZIONI. Scopi e definizione della genetica delle popolazioni, concetto di
popolazione mendeliana e di pool genico. calcolo delle frequenze alleliche e delle frequenze genotipiche. La
distribuzione di Hardy e Weinberg e gli assunti di validità. L'impiego della distribuzione di HW in consulenza
genetica. Deviazioni dalla distribuzione di Hardy Weinberg nelle popolazioni per effetto deriva genetica,
migrazione, mutazione, inincrocio, selezione. L'evoluzione per darwin e la sintesi evoluzionistica moderna.
ARCHITETTURA DEL GENOMA UMANO confronto fra genoma umano e genoma mitocondriale (mtDNA).
peculiarità del genoma mitocondriale e modello di eredità. omoplasmia e eteroplasmia. replicazione
trascrizione e traduzione del mtDNA. perché il tasso di mutazione del mtDNA è maggiore di quello nucleare.
fissazione delle mutazioni mitocondriali. caratteristiche delle mutazioni patogene e delle malattie
mitocondriali. Variabilità mitocondriale e applicazione in evoluzione umana. Famiglie geniche.
Organizzazione dei geni globinici. Meccanismi di origine e evoluzione delle famiglie geniche. I geni a RNA.
Classificazione funzionale e organizzazione genica. Interferenza dell'RNA. Cenni sulla attività trasposonica.
LA VARIABILITÀ GENETICA UMANA E LE SUE CONSEGUENZE Tipi di variazione: SNPs, ripetizioni in tandem e
intersperse, STRs, grandi variazioni in numero di copie. Danneggiamento del DNA e meccanismi di riparo.
Complessi multiproteici coinvolti nella replicazione, la trascrizione e la ricombinazione e il riparo del DNA. I
meccanismi di riparazione. i difetti della riparazione sono causa di patologia. Varianti patogene del DNA:
mutazioni puntiformi missenso, nonsenso, che colpiscono il processamento del trascritto primario,
frameshift, che modificano il livello di espressione genica, mutazioni sinonime (patogeniche). Patogenicità
delle corte sequenze ripetute in tandem, mutazioni dinamiche. Malattie causate da aggregazione anomala
di proteine. mutazioni che causano alterazione del dosaggio genico
PATOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE La classificazione funzionale delle mutazioni, acquisto e perdita di
funzione e caratteristiche ad esse associate, spiegazione molecolare dei termini recessività e dominanza, e
della eterogeneità allelica
LE BASI GENETICHE DEI TUMORI selezione clonle nella evoluzione dei tumori, modello two hit e multihit,
oncogeni e geni oncosopressori, mutazioni che causano attivazione dei protooncogeni, mutazioni che
causano perdita di funzione degli oncosopressori. Principali classi di prodotti proteici coinvolti nella
cancerogenesi.
PARTE II - 5 CFU
DOCENTE: DOTT.SSA FOGU GIUSEPPA
ARGOMENTI
Ereditarietà Mendeliana
Gli esperimenti di Mendel
Ereditarietà mendeliana classica
Ereditarietà autosomica dominante
Ereditarierà autosomica recessiva
Ereditarietà X-linked
Costruzione e Analisi di alberi genealogici
Irregolarità di trasmissione di condizioni mendeliane
Penetranza, Espressività, anticipazione
L'ordine dei geni sui cromosomi
Gameti parentali e ricombinanti
Mappaggio genico
Marcatori genetici
Analisi di linkage
Meiosi informative e non informative
Mappaggio di geni malattia mediante analisi di linkage
Struttura dei cromosomi umani
Metodi di studio dei cromosomi
Il cariotipo umano normale
Mitosi e meiosi
Gametogenesi maschile e femminile
Citogenetica molecolare
Patologia cromosomica
Anomalie cromosomiche di numero
Sindrome di Down, sindrome di Edwards, sindrome di Patau
Anomalie dei cromosomi sessuali
Sindrome di Klinefelter, sindrome di Turner, maschi XYY, femmine con tripla X,
Anomalie cromosomiche di struttura
Delezioni, duplicazioni, inversioni, cromosomi ad anello
Traslocazioni reciproche
Traslocazioni Robertsoniane
Rischio riproduttivo nei portatori di traslocazione
Sindromi da delezione:
sindrome del Cri du Chat
sindrome di Wolff-Hirschorn
Cromosomi marcatori
Sindrome da invdup(15)
sindrome di Pallister-Killian
Disordini genomici
Sindromi da microdelezione
sdr di Di George
sdr di Miller-Dieker
sdr. Di Smith - Magenis
Il fenomeno dell'imprinting genomico
Dimostrazione dell'esistenza dell'imprinting genomico
Imprinting e disomia uniparentale
Malattie da difetti dell'imprinting genomico : sindrome di Prader-Willi e sindrome di Angelman
Ibridazione in situ Fluoresecente (FISH) e Comparative genomic Hybridization (CGH) nella diagnosi di
microdelezioni e microduplicazioni
Inversione del sesso
Sindrome da insensibilità agli androgeni (sdr di Morris)
Maschi XX e Femmine XY
Mutazioni dinamiche
Microsatelliti e meccanismi di espansione
Classificazione delle patologie da mutazioni dinamiche :
Sindrome dell'X-Fragile . Fenotipo clinico, gene e mutazioni , diagnosi molecolare
Distrofia miotonica, fenotipo clinico, gene e mutazioni, diagnosi molecolare
Malattia di Huntington, mappaggio del gene tramite linkage, fenotipo clinico, gene e mutazioni, diagnosi
molecolare
Distrofia muscolare di Duchenne
Clonaggio del gene DMD
Struttura e funzione del gene della distrofina
Mutazioni del gene DMD
Malattie da mutazioni nei geni per i recettori per i fattori di crescita fibroblastici
Generalità
Patologie da mutazioni del gene FGFR3
Patologia molecolare
Patogenesi
Malattie ereditarie del tessuto connettivo
Il tessuto connettivo
Geni e proteine della matrice extracellulare
Osteogenesi imperfecta
Sindrome di Marfan
La Fibrosi cistica
Aspetti clinici
Patologia molecolare
Ricerca di mutazioni del gene CFTR
Distrofia muscolare di Duchenne e di Becker
Aspetti clinici
Gene della distrofina e sue mutazioni
Complesso proteico associato alla distrofina
Mutazioni somatiche
Effetti di alterazioni genetiche nei tumori
Anomalie cromosomiche nei tumori
Effetti di traslocazioni bilanciate nei tumori
La leucemia mieloide cronica e il cromosoma Philadelphia
Leucemia Promielocitica e t(15;17)
Linfoma di Burkitt e t(8;14)
Riarrangiamenti IgH (14q32)
Oncogeni e geni oncosoppressori
TP53
Il modello del retinoblastoma
Tumori eredo-familiari: carcinoma della mammela e ovarico
La diagnosi prenatale di malattie genetiche
Diagnosi ecografica e test predittivi
Indicazioni alla diagnosi prenatale
Tecniche di prelievo di materiale fetale
Analisi citogenetiche
Diagnosi genetica preimpianto
La consulenza genetica
