Ateneo - UPO

I macroargomenti 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 genona; evoluzione dei siti di legame di fattori di trascrizione; evoluzione del trascrittoma); 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; regolazione epigenetica mediata da RNA; piccoli RNA nelle piante; sfruttamento delle variazioni epigenetiche nelle piante); 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).

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
Nature Reviews Genetics 2012, 13: 745-753
Nature Review Genetics 2004, 5: 299-310
Nature Review Genetics 2014, 15:221-233
Nature Reviews Genetics 2014, 15:734-748
Nature Reviews Genetics 2011, 12:554-564
Nature Reviews Genetics 2014, 15:453-468
Nature Reviews Genetics 2011, 12:283-293
Nature Reviews Genetics 2012, 13:613-626
Nature Reviews Genetics 2018, 19:385-397
Nature Reviews Genetics 2010, 11:830-842
Nature Reviews Genetics 2010, 11:204-220
Nature Reviews Genetics 2015, 16:71-84
Nature Reviews Genetics 2014, 15:93-106
Nature Reviews Mol Cell Biol 2015, 16:727-741
Nature Reviews Mol Cell Biol 2017, 18:563-575
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 trattati ad un livello più generale nel corso di Genetica I. Gli argomenti selezionati si
caratterizzano per essere oggetto (o per averne la potenzialità) di applicazioni pratiche in diversi settori della genetica umana, animale 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 campi della genetica trattati (evoluzione dei genomi, regolazione della espressione genica, epigenetica, genome editing e genomica del cancro). Per diversi degli 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 genetica 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 la utilizzazione di diverse review scientifiche nelle quali avviene la trattazione di argomenti leggermente sovrapposti che consentono, mediante interazione con gli studenti, di verificare il grado di acquisizione di nozioni precedentemente trattate. 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 e poche domande aperte. Le domande coprono l’intera materia del corso, tempo disponibile 2 ore. 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. Evoluzione dei siti di legame di fattori di trascrizione: conservazione e divergenze nei siti di legame; meccanismi che generano divergenze nei siti di legame. Dinamiche evolutive dei trascrittomi: evoluzione dei livelli di espressione per geni e splicing; relazione tra evoluzione della trascrizione e organismi/tessuti/sesso; elementi regolativi nella evoluzione del trascrittoma.
• 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 in relazione a posizioni, temperatura, replicazione del DNA. 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. Regolazione della trascrizione nelle piante: regolazione genica per la transizione alla fioritura.
• 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 espressione genica mediata da RNA: metilazione del DNA guidata da small-RNA nelle piante e in lievito. 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. Small RNA nelle piante: meccanismi di diversificazione degli small RNA; biogenesi degli small RNA primari e secondari; modificazioni e degradazione degli small RNA; effetti mediate da small RNA (paramutazione, ruolo nella gametogenesi). Sfruttamento dela variabilità epigenetica nel miglioramento delle piante: distribuzione
dei pattern di metilazione nei genomi delle piante; variazione epigenetica naturale e indotta (variazioni epigenetiche in incroci, in poliploidi, in
colture di tessuti e il caso del fenotipo mantled nella palma da olio).
• 4 Genome editing. Sistemi di editing disponibili (ZFNs, TALENs, CRISPR/CAS9); 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; sistemi di gene targeting e di espressione inducibile condizionata; 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: meccanismi di resistenza al cancro basati su senescenza replicativa e riduzione delle divisioni cellulari; meccanismi di resistenza al cancro in mammiferi longevi con massa corporea di piccole o grandi dimensioni.

Conoscenza e comprensione: si attende che da un corso come Genetica II 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 trattati durante il corso.