Ateneo - UPO

I macro-argomenti proposti nel corso sono relativi alla evoluzione molecolare dei genomi eucariotici (filogenesi e alberi filogenetici; valori di mutazione nel genoma umano; evoluzione dell’ordine dei geni nel genoma); regolazione della espressione genica negli eucarioti (principali meccanismi di regolazione e induzione di tipi cellulari; patologie da meccanismi di regolazione; dinamiche della accessibilità alle regioni genomiche; caratteristiche delle sequenze di regolazione; funzioni degli enhancer; funzioni dei fattori di trascrizione; meccanismi trascrizionali di risposta agli stress e ai processi di sviluppo); epigenetica (modificazioni epigenetiche della cromatina; processi di metilazione del DNA nelle piante e negli animali); editing del genoma; genetica del cancro (oncosoppressori e oncogeni; basi molecolari dei tumori; genomica quantitativa e multiplexata dei tumori; eterogeneicità nei tumori; principi delle terapie epigenetiche; meccanismi di resistenza al cancro in mammiferi longevi); nutrigenomica (polimorfismi e nutrizione; nutraceutici ed espressione genica; genetica delle intolleranze alimentari e della detossificazione).

Genetica, Binelli e Ghisotti, EdiSes, ed. 2018 Genetica, Pierce, Zanichelli, ed. 2016 Korf e Irons, Genetica e genomica umane, edi-ermes, ed. 2015 Principi di genetica, Snustad D.P., Simmons M.J., EdiSes, ed. 2014 Nutrigenomica ed epigenetica: dalla biologia alla clinica, EDRA ed. 2017 Nature Reviews Genetics 2012, 13: 745-753 Nature Review Genetics 2004, 5: 299-310 Nature Reviews Genetics 2011, 12:554-564 Nature Reviews Genetics 2014, 15:453-468 Nature Reviews Genetics 2011, 12:283-293 Nature Reviews Genetics 2018, 19:385-397 Nature Reviews Genetics 2010, 11:204-220 Nature Reviews Genetics 2014, 15:93-106 Nature Reviews Genetics 2018, 19:741-755 Nature Reviews Genetics 2019, 20:404-41 Nature Reviews Genetics 2019, 19:151-161 Nature Reviews Cancer 2018, 18:433-441 I riferimenti a altre pubblicazioni chef anno riferimento a argomenti specifici trattati nel corso, sono indicati sulle diapositive rese disponibili agli studenti

L’insegnamento si propone di approfondire diversi concetti di Genomica e nutrigenomica. Gli argomenti selezionati si caratterizzano per essere oggetto (o per averne la potenzialità) di applicazioni pratiche in diversi settori della genomica umana e vegetale. Nel corso sono fornite dettagliate informazioni circa i geni ed i processi genetici, come anche indicazioni sul trasferimento a settori applicativi delle conoscenze che derivano dai settori della genomica trattati (evoluzione dei genomi, regolazione della espressione genica, epigenetica, genome editing, genomica del cancro, nutrigenomica). Per diversi argomenti sono state fornite indicazioni su siti web attivi dai quali possono essere derivate informazioni addizionali e/o che rendono possibili analisi di dati rispetto a quelli presenti nei database dei siti web. Si fornisce quindi allo studente un background aggiornato ed approfondito di importanti settori della genomica e nutrigenomica per permettergli di affrontare in modo critico e propositivo diverse problematiche a base genetica che potrebbe dover affrontare nella professione da biologo.

Conoscenze di genetica qualitativa e quantitativa, analisi genetica, genetica molecolare, conoscenza di base delle biotecnologie genetiche, favoriscono l’apprendimento degli argomenti trattati durante il corso.

Modalità di erogazione: Tradizionale con diapositive. Il corso è costituito da 48 ore di lezioni frontali. Le lezioni frontali saranno accompagnate dalla proiezione di diapositive. Il materiale relativo al corso, come anche una versione pdf delle review scientifiche che saranno trattate durante le lezioni, verrà reso disponibile tramite la piattaforma UPO DIR.

La organizzazione del corso prevede l’utilizzazione di diverse review scientifiche nelle quali avviene la trattazione di argomenti concatenati. La esecuzione delle lezioni è estremamente informale ed interattiva, caratterizzata dalla possibilità data alle studentesse e agli studenti di porre domande sugli argomenti in qualsiasi momento della lezione. Alla fine di ogni lezione a tutti gli studenti è data piena disponibilità per ulteriori spiegazioni su argomenti eventualmente poco compresi. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.

Modalità di esame: Scritto; La frequenza delle lezioni è fortemente suggerita. La prova d’esame intende valutare la capacità delle studentesse e degli studenti di applicare le nozioni apprese durante il corso. L’esame consiste in una prova scritta che comprenderà domande a risposta multipla. Le domande coprono l’intera materia del corso, tempo disponibile 2 ore. La prova scritta consiste in 31 domande; se le risposte sono tutte corrette il punteggio conseguito è 30 e lode (punteggio massimo e di eccellenza); per ogni risposta errata o non data viene sottratto un punto fino al punteggio di 18 (punteggio minimo). Eventuali informazioni aggiuntive sulle modalità d’esame e di valutazione saranno illustrate all’inizio del corso.

1 Evoluzione molecolare dei genomi. Alberi filogenetici; procedure per la costruzione degli alberi filogenetici (metodi UPGMA, NJ, MP, ML). Revisione dei tassi di mutazione nel genoma umano: approcci di stima dei tassi di mutazione a livello genomico; evoluzione dei parametri di stima del tasso di evoluzione e revisione delle divergenze evolutive umane. Dinamiche evolutive dell’ordine dei geni negli eucarioti: organizzazione non casuale dell’ordine dei geni; meccanismi che governano la co-espressione e il linkage di geni negli eucarioti. • 2 Regolazione della espressione genica negli eucarioti. Principali meccanismi di regolazione della espressione genica. Programmi trascrizionali e cellule pluripotenti/differenziate. Mutazioni delle regioni regolatorie e fenotipi patologici. Mutazioni nello splicing e patologie. Dinamiche di accessibilità ai genomi: sistemi usati per valutare accessibilità a regioni genomiche; fattori che influenzano la occupazione dei nucleosomi; variazioni della struttura della cromatina. Sequenze di regolazione: sistemi per la loro identificazione; relazioni tra siti di regolazione predetti e presenti in vivo; influenza della struttura dei siti di legame sulla trascrizione. Enhancer: effetti di modificazioni epigenetiche sulle funzioni degli enhancer; chromosome conformation capture e influenza di conformazioni tridimensionali sulla funzione degli enhancer. Modalità di funzione dei fattori di trascrizione: meccanismi di cooperazione indiretta e diretta dei fattori di trascrizione; modelli di attività degli enhancer; cambiamenti dinamici degli enhancer nella progressione dello sviluppo cellulare; cooperazione sinergica e gerarchica nella funzione degli enhancer. Meccanismi molecolari della risposta trascrizionale agli stress: riprogrammazione trascrizionale in risposta agli stress; attivazione e repressione di geni di risposta allo stress. • 3 Epigenetica. Principali modificazioni epigenetiche nel DNA e negli istoni. Writer e reader. RNA non codificanti. Pattern di metilazione del DNA nelle piante e negli animali: metilazione de novo nei mammiferi e nelle piante (processi epigenetici nelle linee germinali); mantenimento dei pattern di metilazione CG negli animali e piante e CHG nelle piante; demetilazione attiva e passiva nel DNA. Regolazione epigenetica della differenziazione cellulare: panorama epigenetico delle cellule embrionalistaminali (ES) e modificazioni nel differenziamento; modificatori della cromatina nel differenziamento embrionale pre- impianto; pre-patterning della cromatina nella specificazione della linea cellulare; stabilità delle modificazione della cromatina. • 4 Genome editing. Sistemi di editing disponibili (ZFNs, TALENs, CRISPR/CAS9, Prime editing); sistemi di riparazione del DSB nell’editing del DNA; dettagli del funzionamento di CRISP/Cas9 e sua origine; esempi di applicazioni di editing nelle piante; evoluzioni e applicazioni addizionali di CRISPR/Cas9 nelle analisi genomiche. • 5 Genetica del cancro. Cancro e ciclo cellulare; esempi di tumori originatisi da riarrangiamenti cromosomici; geni oncosoppressori e loro funzioni principali; retrovirus e oncogeni virali; proto-oncogeni; meccanismi di attivazione di oncogeni; alcune indicazioni sulla base molecolare dell’oncogenesi. Genomica funzionale del cancro, approcci quantitativi e multiplexati: complessità delle alterazioni genetiche nel cancro; valutazioni funzionali in vivo di oncosoppressori, oncogeni e geni di fusione; analisi funzionali multiplexate. Eterogeneicità nel cancro: evoluzione genetica nei tumori: selezione positiva, negativa, punctuated, bulk- e single-cell sequencing, campionamenti; approcci per la verifica di selezione in atto nei tumori; pattern di evoluzione del cancro e implicazioni; evoluzione di resistenze genetiche ai trattamenti. Approcci epigenetici nel cancro: effetti di inibitori della metilazione del DNA (DNMTi) nelle terapie epigenetiche; effetti di DNMTi su riattivazione di ERV; pathways per induzione di risposte a terapia epigenetica; riprogrammazione epigenetica CTL. Meccanismi di resistenza al cancro in mammiferi longevi. • 6 Nutrigenomica: polimorfismi e nutrizione (trasportatori e recettori di membrana, sistemi di trasduzione, enzimi e proteine effettrici e proteine strutturali); nutraceutici ed espressione genica (effetti epigenetici e di regolazione dell’espressione genica di diverse molecole ad azione nutraceutica); genetica delle intolleranze alimentari (intolleranza al lattosio; intolleranza e sensibilità al glutine; intolleranza all’istamina); detossificazione e sistema di detossificazione. Integrazione della dimensione di genere: approcci per garantire uguali benefici nelle azioni e attività per donne e uomini e per eliminare le disuguaglianze di genere.

Conoscenza e comprensione: si attende che da un corso come Genomica e nutrigenomica caratterizzato da argomenti specifici e caratterizzanti, il livello di conoscenza sulla disciplina debba risultare in linea agli standard internazionali, mettendo le studentesse e gli studenti nella posizione di poter comprendere problematiche a base genetica nei settori umano/animale e vegetale come anche quelle collegati alla nutrizione.