GENOMICA E MARCATORI MOLECOLARI

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
GENETICA (BIO/18)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

La grande quantità di informazioni che si sono generate dai progetti di
sequenziamento di genomi e dai progetti ad essi correlati hanno originato nuovi approcci di ricerca ed
analisi dei dati. Dall'analisi "verticale" del ruolo di uno o pochi geni, si passa all'approccio
"orizzontale" dello studio simultaneo di molti geni di un organismo in un certo momento biologico. Il Corso si
propone di fornire gli strumenti per la comprensione dei più innovativi approcci di analisi biologica del
genoma e della sua funzione. Il corso non prevede attività di laboratorio, ma lo studente avrà la possibilità di poter applicare le conoscenze acquisite a lezione durante le attività di stage. I casi di studio affrontati a lezione avranno anche lo scopo di far acquisire allo studente una capacità di analisi critica dei risultati sperimentali.

Contenuti dell'insegnamento

Il corso si compone di due gruppi di lezioni. Il primo gruppo consiste in lezioni dedicate alla descrizione dei principali tipi di “Marcatori Molecolari” comunemente utilizzati nelle analisi del DNA.
Verranno illustrati i protocolli più utilizzati e i problemi ad essi associati. Attraverso la discussione di casi di studio verranno forniti esempi delle principali applicazioni dei marcatori molecolari (costruzione di mappe genetiche, fingerprinting, identificazione e clonaggio di geni responsabili di malattie, “marker-assisted selection” e “association mapping”, applicazioni forensi).
Nella seconda parte del corso verrà affrontato il discorso delle analisi genomiche, al fine di fornire le adeguate conoscenze per comprendere che cosa è un genoma e quali sono le sue caratteristiche in vari tipi di organismi. Verranno inoltre discusse le principali tappe dell’analisi dei genomi (la produzione di mappe genetiche, la produzione di mappe fisiche, il sequenziamento, il processo di annotazione). Verranno proposti casi di studio relativi al sequenziamento del genoma in organismi modello. L’analisi e la discussione dei casi di studio consentirà anche di integrare le conoscenze teoriche sui marcatori molecolari nel contesto dell’analisi genomica.

Programma esteso

Marcatori molecolari: definizione e classificazioni; Marcatori molecolari basati su tecniche di restrizione e ibridazione; Marcatori molecolari basati su tecniche di amplificazione (PCR-derivati); Marcatori derivati dal sequneziamento.
Analisi della variabilità (similarità e diversità) genetica e del flusso genico; Caratterizzazione individuale (genotyping) e varietale (DNA fingerprinting); Studio dei modelli di segregazione e sviluppo di mappe di associazione; Strategie di mappaggio genico: NIL (linee quasi-isogeniche) e BSA (analisi dei segreganti riuniti); Mappaggio dei geni che controllano caratteri quantitativi (QTL); Selezione assistita (MAS) per caratteri qualitativi e quantitativi nelle piante di interesse agrario; Clonaggio posizionale (map-based cloning); Linkage disequilibrium (LD); Tecniche di genomica a proteomica al servizio della sicurezza alimentare
Progetti di sequenziamento di organismi modello.
Vettori di clonaggio; Genoteche: librerie di DNA genomico (gDNA) e di DNA complementare (cDNA) Mappe di restrizione; Ibridazione tipo Southern blot (SBH); Ibridazione in situ: localizzazione di sequenze geniche
Mappe genetiche, mappe fisiche e mappe di sequenza. Metodologie di sequenziamento classiche e NGS (Next Generation Sequencing). Annotazione dei genomi mediante analisi bioinformatiche. Analisi dell´espressione genica: trascrittomica; Metodologie di RT-PCR, mRNA profiling.

Bibliografia

Libri di testo

Brown TA, “Genomi” Edises (cap 1-9)

Greg Gibson and Spencer V. Muse,"Indroduzione alla Genomica" - Zanichelli (cap. 1,2,5)

Lewin B, et al. “ Il gene” Zanichelli (seconda edizione compatta 2011) ( cap. 4, 5, 23)

Barcaccia, Falcinelli "Genetica e Genomica" vol III cap 17,18 Cap 20 (come approfondimento)

Metodi didattici

Il corso prevede principalmente lezioni in aula. Non sono previste esercitazioni in laboratorio, ma sono previste attività teorico/pratiche basate sull’utilizzo di banche dati per l’analisi genomica e di banche dati di letteratura. Queste attività sono anche funzionali a fornire allo studente uno strumento che potrà essere molto utile per la preparazione dell’esame finale.

Modalità verifica apprendimento

La verifica dell’apprendimento verrà effettuata con un esame orale che si basa su: i) discussione di un argomento a scelta dello studente tratto dalla letteratura scientifica; ii) domande di carattere generale sugli argomenti trattati durante il corso.
In tal modo il docente potrà valutare sia il livello di comprensione degli argomenti svolte durante le lezioni, sia la capacità dello studente di applicare tali conoscenze alla comprensione degli approcci utilizzati nell’ambito delle ricerche in campo genomico.