Corso di Laurea Specialistica in Medicina e Chirurgia. Biologia e Genetica

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1 Corso di Laurea Specialistica in Medicina e Chirurgia Canale D Biologia e Genetica Prof. Cinzia Di Pietro

2 RECAPITI Cinzia Di Pietro Via S. Sofia 87 Pal. C - piano 2 - stanza 008

3 Researchers C Di Pietro Slides

4 Researchers C Di Pietro Articoli Studenti

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6 Il Nobel per la Medicina 2012 a Gurdon e Yamanaka Il britannico Gurdon, 78 anni, e' stato un pioniere della ricerca sulle cellule staminali. Nel 1962 ha infatti scoperto che una cellule adulta può ''perdere la sua identità'' ed essere riprogrammata per specializzarsi in un tpo di cellula completamente diverso. Nato nel 1933 in Gran Bretagna, a Dippenhall, si è laureato a Oxford e, dopo un lungo periodo negli Stati Uniti, presso il California Institute of Technology, ha insegnato Biologia Cellulare nell'universita' di Cambridge. Attualmente dirige a Cambridge l'istituto che porta il suo nome.

7 A 40 anni di distanza dalle ricerche di Gurdon, nel 2006 il giapponese Yamanaka, 50 anni, ha messo a punto una tecnica che permette di riprogrammare le cellule adulte e gia' differenziate. Nato ad Osaka nel 1962, Yamanaka si e' laureato nell'universita' di Kobe e quindi ha trascorso un lungo periodo negli Stati Uniti, nell'istituto Gladstone di San Francisco. Attualmente insegna nell'universita' di Kyoto.

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10 Premio Nobel 2009 per la medicina agli scopritori dei telomeri 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.

11 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2006 RNA INTERFERENCE Andrew Z. Fire Stanford University School of Medicine Craig C. Mello University of Massachusetts 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.

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14 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

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17 Dogma centrale della Biologia DNA RNA PROTEINE

18 Human Genome Project February 2001 Studio delle malattie genetiche

19 GCGGCGGCGGGCGGGTACTGGCTTCTGGGGCCAGGGGCCAGGGGCGGTGGGCGCCGGGACCGCGGAGCTGAGGA GCGGGGCCCGGCCAGGGCTGGAGACTTTGCGCCCGGGGGCACCGGGGCTGCGCGCGGTCGCACACATCCACCGGC GCGGCTTCCCTCGGCGGCCCGGGCTCCGCTCATCCTGCGGCGGGCGGCGCCGCTCAGGGGCGGGAAGAGGAGGCG GTAGACGCGACCACAGAAGATG ATGTCGGGCCAAACGCTCACGGATCGGATCGCCGCCGCTCAGTACAGCGTTACAGGCT CTGCTGTAGCAAGAGCGGTCTGCAAAGCCACTACTCATGAAGTAATGGGCCCCAAGAAAAAGCACCTGGACTATTTGAT CCAGGCTACCAACGAGACCAATGTTAATATTCCTCAGATGGCCGACACTCTCTTTGAGCGGGCAACAAACAGTAGCTGG GTGGTTGTGTTTAAGGCTTTAGTGACAACACATCATCTCATGGTGCATGGAAATGAGAGATTTATTCAATATTTGGCTTC TAGAAATACACTATTCAATCTCAGCAATTTTTTGGACAAAAGTGGATCCCATGGTTATGATATGTCTACCTTCATAAGGCG Human Genome Project CTATAGTAGATATTTGAATGAAAAGGCTTTTTCTTACAGACAGATGGCCTTTGATTTTGCCAGGGTGAAGAAAGGGGCC GATGGTGTAATGAGGACAATGGCTCCCGAAAAGCTGCTAAAGAGTATGCCAATACTACAGGGACAAATTGATGCACTGC TTGAATTTGATGTGCATCCAAATGAACTAACAAATGGTGTCATAAATGCAGCATTTATGCTTCTTTTCAAAGATCTTATCA AACTTTTTGCTTGCTACAATGATGGTGTTATTAACTTACTCGAAAAGTTTTTTGAAATGAAGAAAGGACAATGTAAAGATG CTCTAGAAATTTACAAACGATTTCTAACTAGAATGACACGAGTGTCTGAATTTCTCAAGGTTGCAGAGCAAGTTGGTATT GATAAAGGTGACATTCCTGACCTCACACAGGCTCCCAGCAGTCTTATGGAGACGCTTGAACAGCATCTAAATACATTAG AAGGAAAGAAACCTGGAAACAATGAAGGATCTGGTGCTCCCTCTCCATTAAGTAAGTCTTCTCCAGCCACAACTGTTAC GTCTCCTAATTCTACACCAGCTAAAACTATTGACACATCCCCACCGGTTGATTTATTTGCAACTGCATCTGCGGCTGTCC CAGTCAGCACTTCTAAACCATCTAGTGATCTCCTGGACCTCCAGCCAGACTTTTCCTCTGGAGGGGCAGCAGCAGCCG CAGCACCAGCACCACCACCACCTGCTGGAGGAGCCACTGCATGGGGAGACCTTTTGGGAGAGGATTCTTTGGCTGCA CTTTCCTCTGTTCCCTCTGAAGCACAGATTTCAGATCCATTTGCACCAGAACCTACCCCTCCTACTACAACTGCTGAAAT TGCAACCACTACTGCTGCCACCGCCGCTGCCACCACCACTACCATTCATCTCTTGCCAGCTTAGTAGGCAATCTTGGAA TTTCTGGTACCACAACAAAAAAGGGAGATCTTCAGTGGAATGCTGGAGAGAAAAAGTTGACTGGTGGAGCCAACTGGC AGCCTAAAGTAGCTCCAGCAACCTGGTCAGCAGGCGTTCCACCAAGTGCACCTTTGCAAGGAGCTGTACCTCCAACCA GTTCAGTTCCTCCTGTTGCCGGGGCCCCATCGGTTGGACAACCTGGAGCAGGATTTGGAATGCCTCCTGCTGGGACAG GCATGCCCATGATGCCTCAGCAGCCGGTCATGTTTGCACAGCCCATGATGAGGCCCCCCTTTGGAGCTGCCGCTGTAC CTGGCACGCAGCTTTCTCCAAGCCCTACACCTGCCAGTCAGAGTCCCAAGAAACCTCCAGCAAAGGACCCATTAGCGG ATCTTAACATCAAGGATTTCTTGTAAACAATTTAAGCTGCAATATTTGTGACTGAATAGGAAAATAAATGAGTTTGGAGAC TTCAAATAA TAAGATTGATGCTGAGTTTCAAAGGGAGCCACCAGTACCAAACCCAATACTTACTCATAACTTCTCTTCCAAAAT GTGTAACACAGCCGTGAAAGTGAACATTAGGAATATGTACTACCTTAGCTGTTATCCCTACTCTTGAAATTGTAGTGTAT TTGGATTATTTGTGTATTGTACGATGTAAACAATGAATGGATGTTACTGATGCCGTTAGTGCTTTTTTGGACTTCACCTGA GGACAGATGATGCAGCTGTTGTGTGGCGAGCTATTTGGAAAGACGTCTGTGTTTTTGAAGGTTTCAATGTACATATAAC TTTTGAACAAACCCCAAACTCTTCCCATAAATTATCTTTTCTTCTGTATCTCTGTTACAAGCGTAGTGTGATAATACCAGA 3*10 9 bp TAATAAGGAAAACACTCATAAATATACAAAACTTTTTCAGTGTGGAGTACATTTTTCCAATCACAGGAACTTCAACTGTTG 150*10 6 bp 1-5*10 6 bp TGAGAAATGTTTATTTTTGTGGCACTGTATATGTTAAGAAATTTTATTTTAAAAAATATAAAGGTTAACGTCCATAATAAAT ACTTCTCTTTGAAGCTACCTTATCAAGAACGAAAAATCGTATGGGAAGAATCCCCTATTTATCACTGCTATATTAAAATAT ATATATTTTAATTATATTTGACAGGTTTTGCATCTAAATTGACCTATTTATTCATTCTTGATTAAATGCACTGAAAAGTAAAA TTTAAAAGTGGTTGTATCTGAATTTACTGTGGGGATAACATACACTGTAATGGGGAAAAATTACCTAAAACCAATTTCAAA ATGGCTTTCTTTGTATTTCAGTTTAAAAACCCAGTGCATGTACGCCCTCTGAGATGCAATAAACACCTTGAACAAAG

20 Human Genome Project Studio delle malattie genetiche Diagnosi Cura Prevenzione

21 Tutte le malattie hanno una componente genetica Ad eredità mendeliana Talassemia, falcemia, fibrosi cistica Malattie genetiche Fenotipi complessi Neoplasie, malattie degenerative

22 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.

23 La scoperta della doppia elica mezzo secolo fa ha coinvolto la pratica medica con lentezza, ma sono probabili trasformazioni significative nei prossimi 50 anni. Bisogna cambiare la pratica medica e la formazione dei medici per poter realizzare i potenziali benefici Bell, Nature 421: 414, 2003 Tratta da lezioni di genetica Prof. PF Pignatti

24 The ENCODE Project: ENCyclopedia Of DNA Elements Researchers Expand Efforts to Explore Functional Landscape of the Human Genome Full-Scale ENCODE Project Will Survey Entire Human Instruction Book Bethesda, Md., Tues., Oct. 9, 2007 The National Human Genome Research Institute (NHGRI), part of the National Institutes of Health (NIH), today announced grants totaling more than $80 million over the next four years to expand the ENCyclopedia Of DNA Elements (ENCODE) project, which in its pilot phase yielded provocative new insights into the organization and function of the human genome.

25 MEDICINA MOLECOLARE

26 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

27 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

28 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

29 Membrane cellulari: struttura e funzione Organuli cellulari: struttura, funzione ed evoluzione Meccanismi di interazione tra cellule La trasduzione del segnale

30 Il fenotipo neoplastico Differenziamento ed apoptosi La clonazione. Le cellule staminali Metodologie analitiche cellulari e molecolari in BioMedicina La Bioinformatica

31 Biologia Molecolare della Cellula, Lodish e coll, Ed Zanichelli Biologia molecolare della cellula, Alberts e coll, Ed Zanichelli Biologia e Genetica, De Leo e coll, EDISES Genetica in Medicina, Thompson e Thompson, Ed Idelson Gnocchi Genetica umana molecolare, Strachan e Read, Ed Utet.