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I webinar per gli insegnanti di matematica e scienze
Il progetto genoma e la
postgenomica
data 16 marzo 2016
Relatore: Cinzia Grazioli
docente di scienze
distaccata sul progetto CusMiBio
Il 1953
La scoperta della doppia elica
del DNA
L’uomo condivide il 99% del
genoma con lo scimpanzè
I risultati più
interessanti del
progetto
Scoperto il
numero dei geni
nell’uomo e di
molti altri
organismi
Circa 21000 geni
Polimorfismi del DNA
Il numero di singoli nucleotidi del
genoma umano è di 3,2 x 109.
Variabilità del genoma umano ~ 1/500
nucleotidi
Quindi il numero potenziale di siti
polimorfici risulta essere di circa
6,4 x 109/ 5 x 102 = 1,28 x 107
Polimorfismi del DNA
 Polimorfismi di restrizione o RFLP
(Restriction Fragment Length Polymorphism)
 Sequenze microsatelliti o STR
(Short Tandem Repeat)
 Polimorfismi di singoli nucleotidi o SNP
(Single Nucleotide Polymorphism)
Uso degli RFLP per evidenziare le mutazioni
Enzima di restrizione CCTCAGG
MstII
GGAGTCC
Gene HBB
TGGTCTACCCTTGGACCCAGAGCCTCAGGGAGTCCTTTGGGGA
Gene HBB mutato: anemia falciforme
TGGTCTACCCTTGGACCCAGAGCCACAGGGAGTCCTTTGGGGA
Uso degli RFLP per evidenziare le mutazioni
1986 primo test del DNA con l’uso degli RFLP
Sir ALEC JEFFREYS
Elettroforesi su gel di agarosio
La tecnica della PCR
(polymerase chain reaction)
Inventata da Kary Mullis nel 1985
(premio Nobel per la chimica nel
1993)
Ha rivoluzionato la genetica
molecolare
Offre la possibilità di amplificare una
sequenza specifica di DNA
Ingredienti
•
•
•
•
•
•
DNA da amplificare (0.5 - 50 ng)
Primers Reverse e Forward
dNTP’s deossiNucleotidi
Taq polimerasi
MgCl2
Buffer
Amplificazione di un frammento di
DNA mediante PCR
Utilizzo degli STR
D7S280, uno dei STR del CODIS
aatttttgtattttttttagagacggggtttcaccatgttggtc
aggctgactatggagt
tattttaaggttaatatatataaagggtatgatagaacact
tgtcatagtttagaacgaa
ctaacgatagatagatagatagatagatagatagatag
atagatagatagatagacagat
tgatagtttttttttatctcactaaatagtctatagtaaacatt
taattaccaatatttg
gtgcaattctgtcaatgaggataaatgtggaatcgttata
attcttaagaatatatattc
cctctgagtttttgatacctcagattttaaggcc
PCR multipla con primer fluorescenti e
elettroforesi capillare
TPOX
TH01
CSF
D7
D16
D3
D5
AMEL
VWA
D13
D21
D8
D18
FGA
Penta D
Penta E
SEQUENZIAMENTO DEL DNA
Il metodo Sanger utilizza:
primers
DNA polimerasi,
deossinucleotidi
buffer
e ……..
I DIDEOSSINUCLEOTIDI
SEQUENZIAMENTO DEL DNA ….NON SOLO UMANO
Quanti sono i geni espressi in una
cellula?
Una cellula esprime 10.000-15.000
geni dei
23.000 geni di cui dispone
Sono espressi tutti allo stesso livello?
-Abbondante (le funzioni specializzate): es. insulina
-Intermedio
- Scarso (le funzioni housekeeping, che in una cellula di
mammifero sono ~10.000: RNA polimerasi, proteine
ribosomali, enzimi che regolano il metabolismo, proteine del
citoscheletro)
Come monitorare l’espressione di
migliaia di geni
contemporaneamente?
DNA microarray
da “micro”= piccolo
“array”=schieramento
DEPOSIZIONE di DNA di molti/tutti i geni
sul chip
in ordine noto
Microarrays: a cosa serve?
Per studiarel’espressione genica nei vari tessuti
Per analizzare l’espressione genica in diversi contesti:
•Cellule diverse (cell epiteliale vs neurone)
•Stadi differenziativi diversi (cell embrionale vs adulta)
•Geni attivi in condizioni patologiche (cell normale vs tumorale)
•Geni espressi in risposta all’ambiente (un regolatore, un farmaco, una tossina)
mRNA (cDNA) della cellula come sonda
-Estrazione mRNA da
un tessuto
-Da mRNA a cDNA a
singolo filamento,
usando alcuni
nucleotidi marcati con
fluorocromi
-Questa
RETROTRASCRIZION
E è associata a una
PCR che produce
numerose copie della
sequenza
Cellula Normale
Cellula Tumorale
geneA
geneB
geneA
geneB
geneC
geneB
geneC
geneC
mRNAs
geneB
geneC
mRNAs
Reazione di marcatura
fluorescente mediante trascrizione
geneA
inversa geneB
geneA
geneC
geneB
geneC
Ibridizzazione
A
Scannerizzazione
A
B
B
C
C
D
D
Normale
Gene A
1
Gene B
1
Gene C
2
Gene D
0
Tumore
1
2
1
0
Grazie per la partecipazione!
Informazioni utili
• Gli attestati di partecipazione vi saranno inviati via email
• Riceverete nella medesima e-mail le istruzioni per
scaricare, dal sito Pearson, i materiali presentati oggi
Prossimi appuntamenti
Il DNA ricombinante. Dalla manipolazione
del DNA agli OGM
MERCOLEDÌ 30 MARZO
Relatore: Livia Pirovano
Eureka! Giovani ricercatori si raccontano
18 marzo - "Io e la Biologia", Salvatore Corallino
13 aprile - "Io e le Scienze della Terra", Katia Carbonara
29 aprile - "Io e la Fisica", Nicoletta Protti
4 maggio - "Io e la Chimica", Davide Morselli
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