Biologia e genetica 2 anno

· Organizzazione della materia vivente e struttura della cellula. Struttura e funzionamento delle cellule pro- ed eucariotiche.
· Definizione di specie e meccanismi evolutivi conservati fra le specie.
· Modelli sperimentali in ricerca preclinica. Modelli cellulari ed animali per lo studio dei fenomeni biologici.
· Le cellule staminali e la loro rilevanza per lo studio della patogenesi delle malattie: Definizione di staminalita'; identificazione dei geni necessari per la preservazione della staminalita nelle cellule pluripotenti. Cellule staminali pluripotenti inducibili (IPSCs).
· Comunicazione cellulare e trasduzione del segnale: la membrana plasmatica; natura e caratteristiche dei diversi tipi di recettori e vie di segnalazione intracellulare; secondi messaggeri.
· Fasi del ciclo cellulare: regolazione del ciclo da parte di stimoli extracellulari; Check points, ruolo e regolazione delle cicline.
· Morte cellulare: differenze fra necrosi ed apoptosi; ruolo e regolazione dell'apoptosi; Caspasi, apoptosoma, via intrinseca ed estrinseca all'apoptosi.
· Oncogeni e cancro: classi di oncogeni/oncoppressori, meccanismi di attivazione di protooncogeni ed oncosoppressori.
· Sintesi, folding, traffico e degradazione delle proteine: sistema di controllo di qualità nel reticolo endoplasmatico; enzimi di folding e chaperons.
· Il sistema ubiquitina/proteasoma e l'autofagia.

BIOLOGIA MOLECOLARE:
· Struttura degli acidi nucleici: una veloce panoramica dei principali esperimenti che si sono dimostrati fondamentali per comprenderne il ruolo e la struttura. Tecniche utili per la purificazione e l'analisi degli acidi nucleici.
· Struttura delle proteine; tecniche utili per la loro purificazione e analisi.
· Geni e genomi: organizzazione e funzioni.
· Le principali tecniche di biologia molecolare: principi e applicazioni.
· La trascrizione nei procarioti e i meccanismi molecolari coinvolti.
· La regolazione della trascrizione nei procarioti e l'operone lattosio come paradigma della regolazione negativa e positiva.
· La trascrizione negli eucarioti: descrizione dei fattori e meccanismi molecolari coinvolti.
· La maturazione dell'RNA e la sua correzione come applicazione terapeutica.
· Struttura della cromatina e cenni di topologia.
· Epigenetica: la metilazione del DNA in condizioni fisiologiche e patologiche; il concetto di codice istonico e come un'aberrante struttura della cromatina possa essere causa di malattie nell'uomo; gli RNA non codificanti come meccanismo di regolazione dell'espressione genica e la loro importanza nella salute umana.
· La sintesi proteica: i suoi protagonisti e i meccanismi molecolari coinvolti.
· I principali meccansismi molecolari utili a preservare il materiale genetico: la replicazione e riparazione del DNA.

Progetto Genoma Umano. Caratteristiche del Genoma Umano: geni e sequenze non codificanti.
Basi cromosomiche dell'ereditarietà: mitosi e meiosi, cicli biologici, riproduzione sessuata. La divisione meiotica come fonte di variabilità genetica. La gametogenesi femminile e maschile.
Principi dell'eredità Eredità Mendeliana: rapporti genotipici e fenotipici negli incroci mendeliani: esempi e applicazioni. Interazione tra alleli e effetto fenotipico: dominanza completa, incompleta, codominanza. Interazioni tra geni diversi: epistasi e geni letali. Il pleiotropismo. Sistemi di alleli multipli nell'uomo: i gruppi sanguigni.
Mendelismo nell'uomo: caratteri mendeliani e caratteri non mendeliani classificazione delle malattie genetiche, eredità monogenica ed eredità multifattoriale. L'analisi genetica nell'uomo: costruzione di alberi genealogici: simbologia e criteri per la raccolta della storia famigliare, i principali tipi di pedigree Problemi di interpretazione degli alberi genealogici: penetranza incompleta, espressività variabile, mutazioni de novo, mosaicismo genetico, eterogeneità allelica e di locus, ereditarietà mitocondriale.
Mutazioni geniche e effetti sul prodotto proteico. Basi molecolari di malattie genetiche: genetica molecolare delle emoglobinopatie: struttura dell'emoglobina e dei geni globinici alterazioni qualitative e quantitative dell'emoglobina, fibrosi cistica e mutazioni più frequenti e correlazione genotipo fenotipo, errori congeniti del metabolismo: la fenilchetonuria.
Geni indipendenti e geni associati. Reincrocio e test di associazione. Mappe genetiche.
Polimorfismi del DNA:RFLPs, minisatelliti (VNTR), microsatelliti (STR), SNPs, utilità dei polimorfismi del DNA in medicina: genetica forense
I geni nelle popolazioni: la legge di Hardy-Weinberg,calcolo delle frequenze alleliche e genotipiche per sistemi a due alleli, calcolo delle frequenze alleliche e genotipiche per caratteri legati al sesso, i fattori evolutivi: mutazione, selezione naturale, deriva genetica, migrazione
Caratteri Complessi: Caratteri Poligenici, caratteri multifattoriali a variabilità continua, caratteri con effetto soglia, ereditabilità, studi di associazione genomici (GWAS).

· Basi cromosomiche dell'ereditarietà:
- i cromosomi umani come veicolo dell'eredità
- il cariotipo umano, polimorfismi e mutazioni
- anomalie cromosomiche di numero e di struttura e implicazioni cliniche, diagnosi citogenetica pre- e postnatale
- concetto di mosaicismo cromosomico
- Citogenetica molecolare: la Fluorescent In Situ Hybridization (FISH), definizione, caratteristiche e applicazioni e le tecniche di CGH array.
· Malattie Genomiche: patomeccanismi e esempi di sindromi da sbilanci cromosomici e diagnosi molecolare mediante array cromosomici.
· Inattivazione del cromosoma X, rilevanza del fenomeno nelle malattie genetiche X-linked.
· Imprinting genetico e disomie uniparentali. Meccanismi patogenetici di alcune patologie esemplificative (S. di Angelman, S. di Prader-Willi, S. di Beckwith-Wiedemann, S. di Silver-Russell).
· Determinazione genetica del sesso, esempi di malattie da alterato differenziamento sessuale (sindrome adrenogenitale, insensibilità agli androgeni, difetti del gene SRY, anomalie cromosomiche).
· Patologie da espansione di triplette e principali patomeccanismi. Sindrome dell'X fragile e sindromi FMR1-relate e malattia di Huntington.
· La consulenza genetica e i rischi mendeliani.
· Il percorso dei test genetici e principali tipologie di test: trasmissione di aplotipi, sequenziamento gene candidato e mediante Next Generation Sequencing, concetto e applicazioni dell'analisi dell'esoma e dell'esoma clinico
· Predisposizione genetica al cancro. Caratteristiche dei geni coinvolti, cenni su malattie esemplificative: la predisposizione al tumore della mammella e del colon.

BIOLOGIA CELLULARE:
· Organizzazione della materia vivente e struttura della cellula. Struttura e funzionamento delle cellule pro- ed eucariotiche.
· Definizione di specie e meccanismi evolutivi conservati fra le specie.
· Modelli sperimentali in ricerca preclinica. Modelli cellulari ed animali per lo studio dei fenomeni biologici.
· Le cellule staminali e la loro rilevanza per lo studio della patogenesi delle malattie: Definizione di staminalita'; identificazione dei geni necessari per la preservazione della staminalita nelle cellule pluripotenti. Cellule staminali pluripotenti inducibili (IPSCs).
· Comunicazione cellulare e trasduzione del segnale: la membrana plasmatica; natura e caratteristiche dei diversi tipi di recettori e vie di segnalazione intracellulare; secondi messaggeri.
· Fasi del ciclo cellulare: regolazione del ciclo da parte di stimoli extracellulari; Check points, ruolo e regolazione delle cicline.
· Morte cellulare: differenze fra necrosi ed apoptosi; ruolo e regolazione dell'apoptosi; Caspasi, apoptosoma, via intrinseca ed estrinseca all'apoptosi.
· Oncogeni e cancro: classi di oncogeni/oncoppressori, meccanismi di attivazione di protooncogeni ed oncosoppressori.
· Sintesi, folding, traffico e degradazione delle proteine: sistema di controllo di qualità nel reticolo endoplasmatico; enzimi di folding e chaperons.
· Il sistema ubiquitina/proteasoma e l'autofagia.

BIOLOGIA MOLECOLARE:
· Struttura degli acidi nucleici: una veloce panoramica dei principali esperimenti che si sono dimostrati fondamentali per comprenderne il ruolo e la struttura. Tecniche utili per la purificazione e l'analisi degli acidi nucleici.
· Struttura delle proteine; tecniche utili per la loro purificazione e analisi.
· Geni e genomi: organizzazione e funzioni.
· Le principali tecniche di biologia molecolare: principi e applicazioni.
· La trascrizione nei procarioti e i meccanismi molecolari coinvolti.
· La regolazione della trascrizione nei procarioti e l'operone lattosio come paradigma della regolazione negativa e positiva.
· La trascrizione negli eucarioti: descrizione dei fattori e meccanismi molecolari coinvolti.
· La maturazione dell'RNA e la sua correzione come applicazione terapeutica.
· Struttura della cromatina e cenni di topologia.
· Epigenetica: la metilazione del DNA in condizioni fisiologiche e patologiche; il concetto di codice istonico e come un'aberrante struttura della cromatina possa essere causa di malattie nell'uomo; gli RNA non codificanti come meccanismo di regolazione dell'espressione genica e la loro importanza nella salute umana.
· La sintesi proteica: i suoi protagonisti e i meccanismi molecolari coinvolti.
· I principali meccanismi molecolari utili a preservare il materiale genetico: la replicazione e riparazione del DNA.

GENETICA UMANA:
· Progetto Genoma Umano. Caratteristiche del Genoma Umano: geni e sequenze non codificanti.
· Basi cromosomiche dell'ereditarietà: mitosi e meiosi, cicli biologici, riproduzione sessuata. La divisione meiotica come fonte di variabilità genetica. La gametogenesi femminile e maschile.
· Principi dell'eredità Eredità Mendeliana: rapporti genotipici e fenotipici negli incroci mendeliani: esempi e applicazioni. Interazione tra alleli e effetto fenotipico: dominanza completa, incompleta, codominanza. Interazioni tra geni diversi: epistasi e geni letali. Il pleiotropismo. Sistemi di alleli multipli nell'uomo: i gruppi sanguigni.
· Mendelismo nell'uomo: caratteri mendeliani e caratteri non mendeliani classificazione delle malattie genetiche, eredità monogenica ed eredità multifattoriale. L'analisi genetica nell'uomo: costruzione di alberi genealogici: simbologia e criteri per la raccolta della storia famigliare, i principali tipi di pedigree Problemi di interpretazione degli alberi genealogici: penetranza incompleta, espressività variabile, mutazioni de novo, mosaicismo genetico, eterogeneità allelica e di locus, ereditarietà mitocondriale.
· Mutazioni geniche e effetti sul prodotto proteico. Basi molecolari di malattie genetiche: genetica molecolare delle emoglobinopatie: struttura dell'emoglobina e dei geni globinici alterazioni qualitative e quantitative dell'emoglobina, fibrosi cistica e mutazioni più frequenti e correlazione genotipo fenotipo, errori congeniti del metabolismo: la fenilchetonuria.
· Geni indipendenti e geni associati. Reincrocio e test di associazione. Mappe genetiche.
· Polimorfismi del DNA:RFLPs, minisatelliti (VNTR), microsatelliti (STR), SNPs, utilità dei polimorfismi del DNA in medicina: genetica forense
· I geni nelle popolazioni: la legge di Hardy-Weinberg,calcolo delle frequenze alleliche e genotipiche per sistemi a due alleli, calcolo delle frequenze alleliche e genotipiche per caratteri legati al sesso, i fattori evolutivi: mutazione, selezione naturale, deriva genetica, migrazione
· Caratteri Complessi: Caratteri Poligenici, caratteri multifattoriali a variabilità continua, caratteri con effetto soglia, ereditabilità, studi di associazione genomici (GWAS).

GENETICA MEDICA:
· Basi cromosomiche dell'ereditarietà:
- i cromosomi umani come veicolo dell'eredità
- il cariotipo umano, polimorfismi e mutazioni
- anomalie cromosomiche di numero e di struttura e implicazioni cliniche, diagnosi citogenetica pre- e postnatale
- concetto di mosaicismo cromosomico
- Citogenetica molecolare: la Fluorescent In Situ Hybridization (FISH), definizione, caratteristiche e applicazioni e le tecniche di CGH array.
· Malattie Genomiche: patomeccanismi e esempi di sindromi da sbilanci cromosomici e diagnosi molecolare mediante array cromosomici.
· Inattivazione del cromosoma X, rilevanza del fenomeno nelle malattie genetiche X-linked.
· Imprinting genetico e disomie uniparentali. Meccanismi patogenetici di alcune patologie esemplificative (S. di Angelman, S. di Prader-Willi, S. di Beckwith-Wiedemann, S. di Silver-Russell).
· Determinazione genetica del sesso, esempi di malattie da alterato differenziamento sessuale (sindrome adrenogenitale, insensibilità agli androgeni, difetti del gene SRY, anomalie cromosomiche).
· Patologie da espansione di triplette e principali patomeccanismi. Sindrome dell'X fragile e sindromi FMR1-relate e malattia di Huntington.
· La consulenza genetica e i rischi mendeliani.
· Il percorso dei test genetici e principali tipologie di test: trasmissione di aplotipi, sequenziamento gene candidato e mediante Next Generation Sequencing, concetto e applicazioni dell'analisi dell'esoma e dell'esoma clinico
· Predisposizione genetica al cancro. Caratteristiche dei geni coinvolti, cenni su malattie esemplificative: la predisposizione al tumore della mammella e del colon