Info per il futuro. Erasmus a Parigi: Master giornalismo: RIS check giornata su

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1 Info per il futuro Erasmus a Parigi: Master giornalismo: RIS check giornata su

2 Organizzazione corso Lezioni Esercitazioni bonus (17/12, 19/12, 7/1, 9/1, 14/1). Riempire scheda Esonero scritto 23 gennaio 2008 (da confermare) Verbalizzazione dopo l esame del (aperto anche ai nonfrequentanti).

3 Argomenti trattati e testi 1. Dalle mappe al progetto genoma (Snustad e saggiolab) 2. Malattie genetiche, clonaggio dei geni,terapia genica, transgenici (Snustad e saggiolab) 3. Giornata speciale sul Nobel alla Medicina 2007(saggiolab) 4. Junk DNA (saggiolab) 5. Eredita extra-cromosomica (Snustad e saggiolab) 6. Genetica dei tumori (Snustad e saggiolab) 7. Clonazione umana (saggiolab) 8. Genetica di popolazioni (R. Petrucci, Snustad) 9. Regolazione espressione genica (Snustad) 10. Immunogenetica (Snustad)

4 Dna neither cares nor knows Dna just is And we dance with its music R. Dawkins

5 I modelli e i numeri della genetica Mendel: analizzo 7 geni, 3 ad incrocio in piante Genetisti di oggi: genomica (Roderick 1986) Analisi di migliaia di geni ma anche analisi di singoli geni clonati in modelli Genetica umana: il caso degli islandesi e della DeCODE Genetics abitanti popolazione isolata con pool genico stabile e omogeneo (collo di bottiglia) -> alberi Consenso presunto

6 Le mappe Connessione del fenotipo ad un dato frammento di DNA Isolare, esportare (modello), e studiare il gene

7 Mappe genetiche: definisco dei marcatori (geni, RFLP)i, faccio gli incroci e calcolo la frequenza di ricombinazione, che e proporzionale alla distanza fra i marcatori Mappe citologiche: bandeggio caratterizzante il cromosoma Mappe fisiche: es mappe di restrizione caratterizzo la distanza fisica e la specificita di taglio Sequence tagged sites Correlazione fra mappe: -Ibridazione in situ del gene clonato su cromosoma e verifica della coincidenza con il bandeggio, e con la mappa fisica -definisco gli anchor markers 1 cm: distanza che porta alla frequenza media di ricombinazione dell 1%, nell uomo =1mB DNA

8 Mappe dei polimorfismi di lunghezza dei frammenti di restrizione (RFLP) Ecotipo: ceppo adattato a particolari condizioni ambientali

9 Detection of an RFLP

10 Gli RFLP segregano in incroci come fossero alleli codominanti Mappatura del cromosoma 1 di Arabidopsis per RFLP

11 Mappatura del cromosoma 1 umano per RFLP VNTR: RFLP che includono ripetizioni a tandem di numero variabile Microsatelliti: ripetizioni polimorfiche a tandem di sequenze 2-5 nt all interno del DNA satellite

12 Clone di DNA e localizzazione fisica Sonda radioattiva Sonda fluorescente

13 Il clonaggio

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15 Banche di cloni: preparati i cloni, analizzate le mappe di restrizione, identificati cloni sovrapponibili, costruita la sequenza dei cloni nel genoma a disposizione dei ricercatori

16 Cammino cromosomico (difficile nell uomo che ha troppe zone intergeniche) Se io conosco l RFLP ma questo e distante dal gene di interesse Uso library di contig

17 Salto cromosomico Se io conosco l RFLP ma questo e molto distante dal gene di interesse. Ogni salto puo coprire un percorso di 100kb o piu. Ok per genoma umano Uso genoma digerito con DNAsi

18 Per far avanzare la mappatura del genoma umano spezzo i cromosomi e correlo i fenotipi

19 Dai cloni alla sequenza dell intero genoma 1998: sequenza 18 specie di batteri 2000: Drosophila melanogaster 2000: Uomo (progetto lanciato nel 1990)

20 Genomi batterici: bp Mycoplasma genytalium (minino numero di geni) bp Mycobacterium tuberculosis bp E. coli (1997) E. coli Contiene 4288 sequenze codificanti putative di geni (in parte a funzione ignota; orf) Distanza media fra i geni 118 bp. Dei geni 87% sono codificanti proteine, 0.8% da RNA, 0.7% elementi ripetuti. 10.7% sequenze regolative

21 E. coli

22 Genomi batterici: bp Mycoplasma genytalium (minino numero di geni) bp Mycobacterium tuberculosis bp E. coli Genoma eucariotico -Saccharomices cerevisiae bp finito di sequenziare nel 1996 Contiene 5885 orf (4288 in E coli) 140 geni per rrna 275 geni per trna Ridondanza genetica (permette evoluzione piu sofisticata)

23 Mappa di 140kb del cormosoma III di Saccharomices In blu le orf, in verde i cloni usati per la sequenza, in giallo i geni

24 C elegans % del genoma completata geni, un gene ogni 5076bp (lievito 1gene ogni 2070bp) Drosophila genoma 180mb 1/3 eterocromatina centromerica Nel 2000 sequenza di 116mb geni, meno che in C elegans. 177/289 geni legati a malattie ereditarie sono simili all uomo Arabidopsis thailana genoma 125mb. sequenza nel 2000 al 92% geni

25 Large scale genome analysis Al 2001: 599 virus e viroidi, 205 plasmids,185 organelli, 31 eubacteria, 7 archea, 1 fungo, 2 animali, 1 pianta

26 Date genoma umano: 1992: mappa fisica di Y e 21 e mappa RFLP di X e : mappa genetica con marcatori ogni 200kb 1996: mappa di microsatelliti 1990-: Progetto HUGO 2000: Clinton annuncia il sequenziamento completo del genoma umano

27 Negli anni 70 parte l idea di mettere insieme molti laboratori per sequenziare le 3x10e9 basi del genoma umano. Il progetto parte nel 1990 e i risultati vengono annunciati da Clinton nel Interesse del privato a investire? Francis Collins Sequenza cloni mappati Greg Venter Sequenza frammenti di DNA e assemblaggio con mega computer

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30 Whole genome shot gun sequencing and.

31 E. coli bp 4288 orf Saccharomices cerevisiae bp 5885 orf Uomo (Nature 2001) -3x10e9 bp geni -40% delle proteine simili a c elegans e drosophila -50% delle proteine simili a proteine di altre specie -esoni 1% del genoma -24% introni -75% DNA intergenico -44% trasposoni -1 gene ogni 60-85kb -Complex genes (alternative splicing) -More domain architectures and more combinations -Many genes have originated form bacteria and from transposons -More than 1.4 million single nucleotide polymorfims identified -higher mutation rate in male than in female during meiosis

32 Trasposoni : elementi genetici presenti nei cromosomi capaci di spostarsi da una posizione all'altra del genoma. La diversa colorazione delle cariossidi di questa spiga di mais è il risultato dell'azione dei trasposoni. presenti in tutti gli esseri viventi, ( l'uomo batteri). hanno bisogno dell'enzima trasposasi presentano delle sequenze terminali invertite si inseriscono in siti non omologhi, causando la formazione ai due lati di sequenze dirette ripetute, attraverso un taglio ineguale. possono contenere anche geni per la resistenza a un antibiotico e solitamente causano delle mutazioni, impedendo la trascrizione di un gene o ampliandola; possono inoltre attivare geni oncogeni o disattivare geni oncosoppressori.

33 Frequenza e qualita dei trasposoni nel genoma umano 45% of the genome

34 Paradosso anche nel numero di geni Saccharomyces 5800 cerevisiae C. elegans Drosophila m Human 31000/39000 Nature Febbraio 2001

35 Esoni di uguale dimensione Confronto fra esoni ed introni di animali modello Nell uomo: Introni piu grandi

36 Confronto le classi di proteine di animali modello

37 Confronto fra i domini proteici di animali modello Architettura piu complessa delle proteine nell uomo

38 Confronto fra domini proteici di animali modello

39 Confronto fra genomi di cereali:conservazione

40 Zoo-fish Sonde umane colorate su cromosomi di gibbone o di scimmia Ibridazione a stringenza ridotta

41 Confronto fra cromosomi di mammiferi: conservazione di interi cromosomi Sintenia completa

42 Confronto fra cromosomi di mammiferi: conservazione di parti di cromosomi o creazione di nuove combinazioni