Fibrillina Sindrome di Marfan sindrome di Marfan sindrome di Marfan Sindrome di Marfan Fibrillina 1

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1 Genoma La determinazione e la conoscenza dell intera sequenza genomica è la condizione necessaria per comprendere la biologia di un determinato organismo Il genoma contiene le istruzioni (geni) per la realizzazione di un organismo.

2 Fibrillina a Sindrome di Marfan (nome inglese Marfan Sindrome) è un alterazione del tessuto connettivo a trasmissione autosomica dominante: L incidenza della patologia è di un soggetto affetto su nati vivi, e va detto anche che un certo numero di pazienti (il 25% circa) è rappresentato da casi sporadici, ossia da soggetti che non hanno storia familiare e quindi sono portatori di una mutazione fresca. Tra gli apparati colpiti dalla sindrome di Marfan vi è anzitutto quello cardiovascolare, con problemi di aneurisma, di disseccazione dell aorta e di prolasso della valvola mitrale. Risultano poi coinvolti anche gli occhi (ectopia della lente, miopia) e lo scheletro (scoliosi, anomalie della gabbia toracica). La malattia può infine interessare anche il sistema nervoso centrale, i polmoni, la pelle e i legamenti. Nel 1992 è stato identificato uno dei geni principali che causano la sindrome di Marfan: si tratta del gene fibrillina 1 (FBN1), localizzato sul cromosoma 15 in posizione 21.1, il quale codifica per un microfilamento che è un importante costituente del tessuto elastico. Tale gene e la proteina che viene da esso codificata- risultano mutati nel 60% dei pazienti con Sindrome di Marfan. Una mancata diagnosi e prevenzione cardiovascolare può portare alla morte improvvisa:. Fibrillina 1 Glicoproteina del tessuto connettivo, che interagisce con le altre proteine della matrice extracellulare; Importante per la normale costituzione della parete dei vasi e dello scheletro. La fibrillina è alla base del difetto molecolare di altre patologie quali: Fenotipo MASS; Ectopia della lente; Aneurisma aorticotoracico familiare; Dissezione aortica toracica familiare. Il gene per la fibrillina 1 è sul cromosoma 15q21.

3 Motori di ricerca dei genomi Ensembl è una banca dati bioinformatica allestita con lo scopo di fornire informazioni aggiornate sui principali genomi eucariotici. Gene fibrillina

4 Genomica Studio del genoma degli organismi viventi Il genoma di un organismo contiene l informazione biologica necessaria per la vita. Il genoma e rappresentato dai cromosomi e dal DNA mitocondriale (negli eucarioti) di una cellula Ciascun cromosoma contiene le unità funzionali del DNA, denominate geni.

5 La biologia nell era post-genomica Bioinformatica Genomica funzionale Genomica comparata Proteomica Trascrittomica Biologia dei sistemi (metabolomica, trasduttomica, interactoma, ecc ) Farmacogenomica

6 Identificazione delle regioni codificanti meantnfmcosarjthyuyifkfmnsbzvcaxqswthyujuk bnpyoitjguryrtefdgvcbxnservejkamnsbegdfvrtty ghjukiolmmlabnvbcvxcsdfergrtbioinformatica?g jyiuoljpgkbidhgrtfydhsn meantnfmcosarjthyuyifkfmnsbzvcaxqswthyujuk bnpyoitjguryrtefdgvcbxnservejkamnsbegdfvrtty ghjukiolmmlabnvbcvxcsdfergrtbioinformatica? gjyiuoljpgkbidhgrtfydhsn

7 Genomica Ogni persona rappresenta la realizzazione di un progetto genomico specifico, condiviso tra gli altri esseri umani. Pur mantenendo costante il numero e la tipologia di geni, il nostro genoma è costituito da una sequenza di nucleotidi diversa da individuo ad individuo. Ciascun individuo è geneticamente unico.

8 Tipologie di sequenze nel genoma umano

9 Bioinformatica e Genomica APPLICAZIONI DELLA BIOINFORMATICA IN BIOMEDICINA Modelli molecolari funzionali Farnacogenomica Progettazione di nuovi farmaci Reti neurali di apprendimento Genomica funzionale: proteomica Modelli interattivi delle vie metaboliche Maria Grazia Romanelli

10 COMPLESSITA BIOLOGICA Gene ? ( ) METODI DI STUDIO DELLA COMPLESSITA BIOLOGICA Progetti Genoma mrna Splicing alternativo?? precursore proteico ?? Taglio della eventuale sequenza segnale Eventuali modificazioni post-traduzionali proteina matura?? (FUNZIONE) Interazioni proteina-proteina Network complessi N.B. Il delicato equilibrio di un organismo dipende da una moltitudine di funzioni finemente organizzate e regolate da una moltitudine di proteine diverse che interagiscono tra loro in network complessi di interazioni reversibili

11 OMICS Genomica: si occupa dello studio del genoma degli organismi viventi. In particolare si occupa della struttura, contenuto, funzione ed evoluzione del genoma. Genomica Genomica funzionale Genomica comparata Trascrittomica si occupa dell'espressione dei geni negli RNA messaggeri di un intero organismo o di un particolare organo, tessuto o cellula in un particolare momento dello sviluppo dell'organismo o in risposta ad un stimolo OMICS Trascittomic a Profili di espressione degli RNAm (microarray) RNAi/miRNA (interferomica/microrna omica Proteomica si occupa dell'insieme di tutte le proteine di un organismo di un tessuto o di una cellula, con l'obbiettivo di determinarne la sequenza, la funzione, la struttura Proteomica Interattomica Epigenomica metabolomica Le tecnologie applicate alle omiche richiedono l analisi bioinformatica tridimensionale e le interazioni 11

12 Linguaggio biologico Lingua italiana Alfabeto: 21 lettere Genoma 4 lettere

13 Libretto di istruzioni biologiche DNA : 3.3 miliardi di nucleotidi distribuiti in 23 cromosomi Le informazioni sono rappresentate da sequenze nucleotidiche in cui si ripetono in numero e ordine diverso 4 tipi di basi azotate Adenina (A), guanina (G) citosina ( C) timina (T)

14 A caccia del gene

15 Specie Genoma Numero di geni Dimensioni del genoma (milioni di basi) Homo sapiens Saccharomyces cerevisiae Drosophila melanogaster N geni teorico in proporzione al genoma umano Paradosso del valore C: non equivalenza tra le dimensioni del genoma e il numero di geni nel confronto tra gli eucarioti.

16 DNA codificante e non % 4.7 Mb 12.1 Mb 100 Mb 3000 Mb

17 Genoma Umano 3000 Mb Geni e sequenze associate 900 Mb DNA extragenico 2100 Mb Non codificante 810 Mb Codificante 90 Mb DNA unico e a basso numero di copie 1680 Mb DNA ripetitivo 420 Mb Introni Pseudogeni Ripetuto in tandem Disperso Regioni di controllo Minisatelliti Satellite Microsatelliti SINE LINE Retroposoni Il DNA spazzatura è veramente tale?

18 Il cariogramma umano Centromero = geni ribosomiali Eterocromatina costitutiva

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20 Alberts et al. 2005

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22 Sequenza nucleotidica del gene della globina beta dell uomo. Le sequenze geniche si possono scrivere e leggere come un testo. ORF: open reading frame, cornice di lettura del gene. Organizzazione in esoni ed introni

23 I geni degli eucarioti sono interrotti Esoni sono le sequenze tradotte, introni sono le sequenze che interrompono in segmenti di numero variabile il gene.