[email protected] Chiediamoci sempre come accade … Ignác Fülöp Semmelweis 1818-1865 Homo sapiens (una singola specie): 7.000.000.000 di individui Insetti (1.000.000 di specie) Termiti (2800 specie) Un termitaio: fino ad alcuni milioni di individui Lontani Vicini Diversi Simili Procarioti ed Eucarioti -> nucleo <citoplasma Struttura e Manutenzione del Genoma Il genoma Cromatina e Cromosomi Replicazione del DNA Riparo dei danni al DNA Ricombinazione Attività del Genoma Sintesi e maturazione dei trascritti Sintesi delle proteine Regolazione dell’espressione dei geni Genomi dei Procarioti Una molecola circolare E. coli 4,6 x 106 coppie di basi Intero genoma quasi tutto codificante Trascritto in mRNA policistronici GENOMI COMPLESSITA’ DEL GENOMA AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA… TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT… ACGACGACGACGACGACGACGACGACGACGACGACGACGACGACGACG… TGCTGCTGCTGCTGCTGCTGCTGCTGCTGCTGCTGCTGCTGCTGCTGC… AGCCAATGGACATGGATCACATGGATGGATGATGATGGATGCCCAATG… TCGGTTACCTGTACCTAGTGTACCTACCTACTACTACCTACGGGTTAC… Genoma umano 46 cromosomi lineari 22 autosomi presenti in duplice copia (genoma diploide) 2 cromosomi sessuali X Y maschio; X X femmina 3,6 x 109 coppie di basi (lunghezza del genoma aploide) CARIOTIPO UMANO NORMALE UN CARIOTIPO UMANO PATOLOGICO Leucemia mieloide cronica Glucosio-6-fosfato deidrogenasi Deficienza di Glucosio-6-fosfato deidrogenasi (favismo) Cambiamento di un singolo nucleotide: mutazione Il genoma di chi? I siti polimorfici sono uno strumento essenziale per la medicina all human beings are actually 99.9% the same … but not identical Phenotypic Variation • Single Nucleotide Polymorphism (SNP) • Polymorphism • Gene Expression Discovery of the genetic basis for the variation in health 21 and appearance among human beings OUTBREEDING All Disease is a Result of Genes Interacting with the Environment… Exercise Diet Drugs Environment Genetics Tay-Sachs Cystic Fibrosis Infectious Disease Diabetes HIV / AIDS Lead Toxicity Cancer Heart Disease Lifestyle Choices Exposures Che cosa è un SNP (single nucleotide polymorphism) 70% AG …..ACTGTGAGGATCAGGATCAGGTGACGGATGGACTGA….. …..ACTGTGAGGATCAGAATCAGGTGACGGATGGACTGA….. 10% AA 20% GG STRUTTURA DELLA CROMATINA NUCLEOSOMI NUCLEOSOMI ISTONI Figure 4-33a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) ASSEMBLAGGIO DEL NUCLEOSOMA Figure 4-26 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Figure 4-33b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Figure 4-34 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Genetica ed Epigenetica Figure 4-35 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) MODIFICHE DEGLI ISTONI Figure 4-38 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Codice istonico Figure 4-44a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Codice istonico Figure 4-39b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) EU- ed ETERO-CROMATINA Compattamento di Nucleosomi LIVELLI DI COMPATTAMENTO DELLA CROMATINA TOPOLOGIA DEL DNA E COMPATTAMENTO DELLA CROMATINA Procarioti Eucarioti Denaturazione e Superavvolgimenti L=T+W RISOLUZIONE/INTRODUZIONE DI SUPERAVVOLGIMENTI Topoisomerasi I TOPOISOMERASI I: Meccanismo Topoisomerasi II Topoisomerasi II: Meccanismo Inibitori di Topoisomerasi I: Topotecan (der. Camptotecina) Staker et al. (2002) PNAS 99,15387 Inibitori (veleni) di Topoisomerasi II: Etoposide Topo II poisons that include many clinically useful anticancer drugs, such as doxorubicin, daunorubicin, mitoxantrone and m-AMSA in addition to etoposide, stabilize the cleavable complex. Altri inibitori di Topoisomerasi II: doxorubicina, daunorubicina, mitoxantrone Riepilogo Genoma Polimorfismi Cromatina Cromosomi Topologia Topoisomerasi