Corso di Laurea Specialistica in Medicina e Chirurgia Polo C Biologia e Genetica Prof. Cinzia Di Pietro RECAPITI Cinzia Di Pietro [email protected] 095 – 3782077 Via S. Sofia 87 Pal. C - piano 2 - stanza 010 La cellula è l’unità fondamentale di tutti gli organismi viventi Tutti gli organismi viventi sono formati da cellule Non esiste alcuna forma di vita se non a livello cellulare • GCGGCGGCGGGCGGGTACTGGCTTCTGGGGCCAGGGGCCAGGGGCGGTGGGCGCCGGGACCGCGGAGCTGAGGA GCGGGGCCCGGCCAGGGCTGGAGACTTTGCGCCCGGGGGCACCGGGGCTGCGCGCGGTCGCACACATCCACCGGC GCGGCTTCCCTCGGCGGCCCGGGCTCCGCTCATCCTGCGGCGGGCGGCGCCGCTCAGGGGCGGGAAGAGGAGGCG ATGTCGGGCCAAACGCTCACGGATCGGATCGCCGCCGCTCAGTACAGCGTTACAGGCT GTAGACGCGACCACAGAAGATG ATG CTGCTGTAGCAAGAGCGGTCTGCAAAGCCACTACTCATGAAGTAATGGGCCCCAAGAAAAAGCACCTGGACTATTTGAT CCAGGCTACCAACGAGACCAATGTTAATATTCCTCAGATGGCCGACACTCTCTTTGAGCGGGCAACAAACAGTAGCTGG GTGGTTGTGTTTAAGGCTTTAGTGACAACACATCATCTCATGGTGCATGGAAATGAGAGATTTATTCAATATTTGGCTTC TAGAAATACACTATTCAATCTCAGCAATTTTTTGGACAAAAGTGGATCCCATGGTTATGATATGTCTACCTTCATAAGGCG CTATAGTAGATATTTGAATGAAAAGGCTTTTTCTTACAGACAGATGGCCTTTGATTTTGCCAGGGTGAAGAAAGGGGCC GATGGTGTAATGAGGACAATGGCTCCCGAAAAGCTGCTAAAGAGTATGCCAATACTACAGGGACAAATTGATGCACTGC TTGAATTTGATGTGCATCCAAATGAACTAACAAATGGTGTCATAAATGCAGCATTTATGCTTCTTTTCAAAGATCTTATCA AACTTTTTGCTTGCTACAATGATGGTGTTATTAACTTACTCGAAAAGTTTTTTGAAATGAAGAAAGGACAATGTAAAGATG CTCTAGAAATTTACAAACGATTTCTAACTAGAATGACACGAGTGTCTGAATTTCTCAAGGTTGCAGAGCAAGTTGGTATT GATAAAGGTGACATTCCTGACCTCACACAGGCTCCCAGCAGTCTTATGGAGACGCTTGAACAGCATCTAAATACATTAG AAGGAAAGAAACCTGGAAACAATGAAGGATCTGGTGCTCCCTCTCCATTAAGTAAGTCTTCTCCAGCCACAACTGTTAC GTCTCCTAATTCTACACCAGCTAAAACTATTGACACATCCCCACCGGTTGATTTATTTGCAACTGCATCTGCGGCTGTCC CAGTCAGCACTTCTAAACCATCTAGTGATCTCCTGGACCTCCAGCCAGACTTTTCCTCTGGAGGGGCAGCAGCAGCCG CAGCACCAGCACCACCACCACCTGCTGGAGGAGCCACTGCATGGGGAGACCTTTTGGGAGAGGATTCTTTGGCTGCA CTTTCCTCTGTTCCCTCTGAAGCACAGATTTCAGATCCATTTGCACCAGAACCTACCCCTCCTACTACAACTGCTGAAAT TGCAACCACTACTGCTGCCACCGCCGCTGCCACCACCACTACCATTCATCTCTTGCCAGCTTAGTAGGCAATCTTGGAA TTTCTGGTACCACAACAAAAAAGGGAGATCTTCAGTGGAATGCTGGAGAGAAAAAGTTGACTGGTGGAGCCAACTGGC AGCCTAAAGTAGCTCCAGCAACCTGGTCAGCAGGCGTTCCACCAAGTGCACCTTTGCAAGGAGCTGTACCTCCAACCA GTTCAGTTCCTCCTGTTGCCGGGGCCCCATCGGTTGGACAACCTGGAGCAGGATTTGGAATGCCTCCTGCTGGGACAG GCATGCCCATGATGCCTCAGCAGCCGGTCATGTTTGCACAGCCCATGATGAGGCCCCCCTTTGGAGCTGCCGCTGTAC CTGGCACGCAGCTTTCTCCAAGCCCTACACCTGCCAGTCAGAGTCCCAAGAAACCTCCAGCAAAGGACCCATTAGCGG ATCTTAACATCAAGGATTTCTTGTAAACAATTTAAGCTGCAATATTTGTGACTGAATAGGAAAATAAATGAGTTTGGAGAC TTCAAATAA TAAGATTGATGCTGAGTTTCAAAGGGAGCCACCAGTACCAAACCCAATACTTACTCATAACTTCTCTTCCAAAAT TAA GTGTAACACAGCCGTGAAAGTGAACATTAGGAATATGTACTACCTTAGCTGTTATCCCTACTCTTGAAATTGTAGTGTAT TTGGATTATTTGTGTATTGTACGATGTAAACAATGAATGGATGTTACTGATGCCGTTAGTGCTTTTTTGGACTTCACCTGA GGACAGATGATGCAGCTGTTGTGTGGCGAGCTATTTGGAAAGACGTCTGTGTTTTTGAAGGTTTCAATGTACATATAAC TTTTGAACAAACCCCAAACTCTTCCCATAAATTATCTTTTCTTCTGTATCTCTGTTACAAGCGTAGTGTGATAATACCAGA 9 6 6 TAATAAGGAAAACACTCATAAATATACAAAACTTTTTCAGTGTGGAGTACATTTTTCCAATCACAGGAACTTCAACTGTTG TGAGAAATGTTTATTTTTGTGGCACTGTATATGTTAAGAAATTTTATTTTAAAAAATATAAAGGTTAACGTCCATAATAAAT ACTTCTCTTTGAAGCTACCTTATCAAGAACGAAAAATCGTATGGGAAGAATCCCCTATTTATCACTGCTATATTAAAATAT ATATATTTTAATTATATTTGACAGGTTTTGCATCTAAATTGACCTATTTATTCATTCTTGATTAAATGCACTGAAAAGTAAAA TTTAAAAGTGGTTGTATCTGAATTTACTGTGGGGATAACATACACTGTAATGGGGAAAAATTACCTAAAACCAATTTCAAA ATGGCTTTCTTTGTATTTCAGTTTAAAAACCCAGTGCATGTACGCCCTCTGAGATGCAATAAACACCTTGAACAAAG Human Genome Project 3*10 bp 150*10 bp 1-5*10 bp Dogma centrale della Biologia DNA RNA PROTEINE Human Genome Project 1990 – 2001 – …………. 15 February 2001 Studio delle malattie genetiche Tutte le malattie hanno una componente genetica Ad eredità mendeliana Talassemia, falcemia, fibrosi cistica Malattie genetiche Fenotipi complessi Neoplasie, malattie degenerative Oltre alle classiche malattie genetiche, la risposta a stress ambientali, a virus, a tossine dipendono dal genoma individuale. Variazioni della sequenza del genoma quindi causano o contribuiscono all’insorgenza di malattie. Human Genome Project 1990 – 2001 – ……….. Studio delle malattie genetiche Diagnosi Cura Prevenzione The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2006 RNA INTERFERENCE Andrew Z. Fire Craig C. Mello Stanford University University of Massachusetts School of Medicine Medical School This year's Nobel Prize in Physiology or Medicine is shared by Professor Andrew Z. Fire at Stanford University, California, USA, and Professor Craig C. Mello at the University of Massachusetts Medical School in Worcester, USA. They receive the prize for their discovery that double-stranded RNA triggers suppression of gene activity in a homology-dependent manner, a process named RNA interference (RNAi). Their discovery revealed a new mechanism for gene regulation, and the biochemical machinery involved plays a key role in many essential cellular processes. Double-stranded RNA synthesized within the cell can reduce or abolish gene activity by RNAilike mechanisms. This control system for gene expression has proven to be important for both the development of an organism and the physiological functions of cells and tissues. Furthermore, RNAi protects against RNA virus infections, especially in plants and invertebrate animals, and secures genome stability by keeping mobile elements silent. Today, double-stranded RNA is used as a powerful tool to experimentally elucidate the function of essentially any gene in a cell. The discovery of RNAi has already had an immense impact on biomedical research and will most likely lead to novel medical applications in the future. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2009 Nobel Medicina 2009 a scoperta meccanismi protettivi cromosomi Premiato il trio dei telomeri, Elizabeth Blackburn Carol Greider e Jack Szostak Elizabeth H. Blackburn, Carol W. Greider e Jack W. Szostak nel 1985 hanno individuato la funzione dei telomeri, le strutture che proteggono le estremità dei cromosomi, e soprattutto della telomerasi, l'enzima che permette la continua ricostruzione dei telomeri (durante la riproduzione cellulare perdono materiale) e così mantiene integri i cromosomi. Il mancato funzionamento della telomerasi porta all'invecchiamento e alla morte cellulare. Nelle cellule somatiche l'attività telomerasica tende a diminuire costantemente e quindi a scomparire con l'invecchiamento. Governare questo processo con l'ingegneria genetica permetterebbe da un lato di rallentare o fermare l'invecchiamento umano, dall'altro di indurlo artificialmente in particolari cellule dannose, per esempio quelle tumorali. MEDICINA MOLECOLARE Bgb unict it Organismi e cellule: la teoria cellulare Organizzazione strutturale e funzionale delle cellule eucariotiche e procariotiche I virus Principi e meccanismi dell’evoluzione Dal genotipo al fenotipo Fenotipo ed ambiente Meccanismi molecolari del differenziamento Il genoma nucleare e quello degli organuli Cromatina e Cromosomi Organizzazione strutturale del genoma eucariotico e di quello procariotico Struttura dei geni eucariotici e di quelli procariotici Accrescimento e proliferazione. Il ciclo cellulare ed i relativi meccanismi di controllo La duplicazione del DNA La Polymerase Chain Reaction (PCR) Trascrizione: sintesi e rielaborazione degli RNA Il codice genetico La sintesi proteica Mutazioni genetiche e modificazioni epigenetiche del DNA Mitosi e Meiosi La genetica mendeliana Modalità di trasmissione dei caratteri genetici nell’uomo I limiti del modello mendeliano I Progetti Genoma Le malattie genetiche di Homo sapiens Membrane cellulari: struttura e funzione Organuli cellulari: struttura, funzione ed evoluzione Meccanismi di interazione tra cellule La trasduzione del segnale Il fenotipo neoplastico Differenziamento ed apoptosi La clonazione. Le cellule staminali Metodologie analitiche cellulari e molecolari in BioMedicina La Bioinformatica Biologia Molecolare della Cellula, Lodish e coll, Ed Zanichelli Biologia molecolare della cellula, Alberts e coll, Ed Zanichelli Genetica in Medicina, Thompson e Thompson, Ed Idelson Gnocchi Genetica umana molecolare, Strachan e Read, Ed Utet.