GENETICA DELLO SVILUPPO E DEL DIFFERENZIAMENTO

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico di regolamento: 
2018/2019
Anno di corso: 
1
Anno accademico di erogazione: 
2018/2019
Tipo di attività: 
Obbligatorio a scelta
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
6
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' didattica: 
42
Prerequisiti: 

Solide basi di genetica generale, biologia cellulare e molecolare.

Moduli

Metodi di valutazione

Tipo di esame: 
Orale
Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

Esame orale; in un colloquio (di circa mezz'ora-40 minuti) vengono poste in genere tre domande, relative a tre diversi argomenti del corso, per accertare la conoscenze di base relative, la familiarità con gli approcci sperimentali utilizzati, e la capacità di comprendere gli esperimenti implicati nell'acquisire le conoscenze descritte.

Valutazione: 
Voto Finale

Obiettivi formativi

Il corso intende familiarizzare gli studenti con concetti e approcci sperimentali relativi a problematiche genetiche attuali riguardanti il controllo trascrizionale in cellule eucariotiche nello sviluppo e nel differenziamento cellulare, nel normale e in esempi di patologia. Gli approcci sperimentali, la “costruzione” dell’esperimento e l’interpretazione dei dati saranno oggetto di particolare attenzione; il materiale primario del corso saranno articoli originali.

Contenuti

Il corso presenterà, attraverso l’illustrazione e l’analisi di lavori scientifici, le problematiche genetiche che riguardano:
- Il controllo della trascrizione in cellule eucariotiche;
- Lo sviluppo embrionale dei vertebrati (sistema emopoietico; muscolo; sistema nervoso; cellule pluripotenti dell’embrione precoce);
- La modificazione mirata del genoma, e il suo utilizzo nei modelli genetici in topo.

Programma esteso

Problematiche genetiche dello sviluppo embrionale e del differenziamento tessuto-specifico
nei vertebrati.

1) Mutazioni mirate nel genoma di topo per lo studio funzionale dei geni.
Transgenesi; gene targeting in cellule staminali embrionali; differenziazione in vitro di cellule staminali; approcci CRISPR/Cas.

2A) Sistema ematopoietico e sua embriogenesi.
Mutanti in geni per fattori trascrizionali e studio del loro ruolo in: programmi differenziativi tessuto-specifici (es. eritroide); scelta del destino cellulare e suoi meccanismi (es. granulocita vs. macrofago; destino linfoide tramite restrizione di scelte alternative); origine e mantenimento di cellule staminali ematopoietiche.

2B) Sistema muscolare e miogenesi.
Un “master gene” può attivare l’intero programma differenziativo muscolare: myoD e i geni miogenici. Topi mutanti per fattori trascrizionali miogenici; azione dei geni nel differenziamento muscolare (determinazione, migrazione, miogenesi), gerarchie di geni regolatori; ridondanza. Geni che controllano le cellule staminali muscolari e cellule satelliti.

2C) Sistema nervoso e sua embriogenesi
Cellule staminali neurali, loro proliferazione e differenziamento neuronale e gliale. Regionalizzazione del tubo neurale. Meccanismi genetici nel differenziamento regione-specifico dei neuroni. L’esempio del midollo spinale: gradienti di molecole segnale e attivazione di combinazioni di fattori trascrizionali. Meccanismi genetici nella specificazione delle aree della corteccia cerebrale. Specificazione genetica dell’identità posizionale: mutanti omeotici. Controllo genetico dello sviluppo orientato degli assoni e della connettività neuronale.

2D) Cellule pluripotenti dell’embrione precoce
Identificazione di geni per fattori trascrizionali che controllano la pluripotenza (capacità di generare tutti i tipi cellulari dell’embrione), e loro meccanismi molecolari d’azione. Fattori di pluripotenza e riprogrammazione genetica di cellule differenziate a cellule staminali pluripotenti (cellule iPS).

3) Meccanismi genetici molecolari del controllo trascrizionale in cellule eucariotiche
Espressione genica differenziale nello sviluppo embrionale e nel differenziamento cellulare: metodi di studio. Livelli di regolazione dell’espressione genica. Identificazione e studio di sequenze regolatrici della trascrizione: metodi ed esempi (interazione proteine regolatrici/DNA; approcci della genomica funzionale, progetto ENCODE; saggi funzionali in animali transgenici).
Combinazione di siti di legame per fattori trascrizionali nella programmazione dell’espressione genica nello sviluppo e nel differenziamento: esempi dalla regolazione dei geni dello sviluppo dell’occhio in specie diverse. Modificazioni covalenti regolative degli istoni e interazioni con i fattori trascrizionali. Enhancers e isolatori. I diversi livelli di organizzazione della regolazione genica in aione: l’esempio dei geni globinici. Talassemie da delezione e sequenze regolatrici ad azione long-range: “locus control region” e suo meccanismi d’azione. Organizzazione spaziale 3-D e compartimentalizzazione nucleare della regolazione genica: “active chromatine hubs”, “transcription factories”. Trascritti intergenici e long noncoding RNAs.
Modificazioni allosteriche nella funzione di fattori trascrizionali: esempi dalla regolazione genica dello sviluppo dell’ipofisi.

Bibliografia consigliata

Articoli scientifici originali illustrati durante il corso.
Testi di consultazione:
Scott Gilbert, Developmental Biology, Sinauer (trad. Italiana: Biologia dello sviluppo, Zanichelli)(edizione più recente possibile)
Tom Strachan, Andrew Read, Human Molecular Genetics (trad. Italiana: Genetica Molecolare Umana, Zanichelli) (edizione più recente possibile)

I lucidi mostrati a lezione sono disponibili su elearning.

Modalità di erogazione

Convenzionale

Metodi didattici

Lezioni in classe

Contatti/Altre informazioni

Orario di ricevimento
Su appuntamento, silvia.nicolis@unimib.it o concordato a lezione