Acidi nucleici – 8
presentazione del prof. Ciro Formica
Immagini e testi tratti dai website di: genome.wellcome.ac.uk, dnaftb.org, unipv.it, unimi.it,
wikipedia.it, unibs.it, unina.it, uniroma2.it, nih.gov, zanichelli.it, sciencemag.org, ncbi.gov
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1- Messaggio genetico e sintesi
proteica. Dal genotipo al fenotipo
2- Malattie genetiche e attuali
possibilità di cura
3- Ricombinazione genica
4- Organismi OGM
-discutere gli aspetti problematici della Biologia
-autonomia di giudizio nel dibattito scientifico
attuale
1- Messaggio genetico e sintesi
proteica; dal genotipo al fenotipo
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http://www.bgbunict.it/html/dipietro/lezionisito/medicina/med0910/10-regolazioneespressionegenica.pdf
http://www.biologiait.arizona.edu/molecular_bio/problem_sets/mol_genetics_of_eukaryot
es/eukaryotes.html
2- Malattie genetiche e attuali
possibilità di cura
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Il 10% delle malattie che affliggono l’umanità sono
rappresentate da circa cinquemila patologie rare, la cui
incidenza non supera i cinque casi su centomila abitanti: di
esse circa 4000, l’80%, sono di natura genetica.
I disordini monogenici sono pressappoco un migliaio, nei
restanti casi l’eredità è di tipo poligenico. I pazienti affetti da
patologie rare afferiscono generalmente ai Centri specializzati
di diagnosi e cura, che tuttavia sono dispersi sul territorio, un
serio ostacolo all’applicazione di protocolli terapeutici mirati e
allo sviluppo dei cosiddetti farmaci orfani, potenzialmente utili
per curare tali patologie.
malattie genetiche
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http://www.aismme.org/
http://fibrosicistica.it/
http://www.fibrosicisticaricerca.it/Fibrosi-Cistica/Fibrosicistica/Cose-la-Fibrosi-Cistica/
Human Genome Project - Progetto Genoma Umano
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Ambizioso programma scientifico, partito nel 1990, che si
proponeva principalmente di sequenziare il DNA della nostra
specie. Uno dei promotori fu, nei primi anni ’80, il premio Nobel
Renato Dulbecco, che per decenni ha svolto la sua attività di ricerca
negli USA.
Scopo principale: l'acquisizione di informazioni utili per
individuare l'eventuale implicazione di alterazioni nella
sequenza del DNA nello sviluppo di patologie genetiche
nell'uomo, e per comprendere le basi genetiche
dell'evoluzione e del funzionamento dell'organismo umano
http://www.uniurb.it/biotecnologie/didattica/documents/progettogenom
a.pdf
http://users.unimi.it/cusbio/scaricare/HGP2009.pdf
Renato Dulbecco – Italia-USA 1914-2012
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Medico e biologo italo-americano, si trasferì
negli USA nel 1947 e al Caltech (California
Institute of Technology) nel ’55 isolò il
primo mutante del virus della poliomielite,
dal quale Sabin preparò il vaccino antipolio.
In oncologia scoprì che il DNA di un virus
che infetta una cellula viene incorporato nel
materiale genetico cellulare, per cui la
cellula subisce un'alterazione permanente.
Dal 1972 lavorò a Londra nel campo
dell'oncologia umana, successivamente al
Salk Institute di La Jolla (California).
Salk aveva preparato il 2° vaccino antipolio
Francis Collins – USA 1950 - vivente
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Genetista USA, oggi Direttore del NHGRI
(National Human Genome Research
Institute) che coordina lo Human Genome
Project. Già negli ‘80 era alla ricerca dei
geni attraverso i marcatori cromosomici
ereditati con le malattie spostandosi lungo
il DNA. Così sviluppò un metodo per
saltare nel genoma e inventò il “clonaggio
posizionale”.
La metodica permetteva di individuare un gene mediante la sua
posizione sulla mappa. Contribuì così a mappare il gene della fibrosi
cistica (1989) e in seguito a scoprire il gene della corea di Huntington
Specie sequenziate
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Specie
Megabasi
Anno
Geni
Haemophilus influenzae
1.8
1995
1.740
Escherichia coli
4.6
1997
5400
Saccharomyces cerevisiae
Arabidopsis thaliana
12.1
97
115
1996
1998
2000
6.034
19.099
22.000
Drosophila melanogaster
180
2000
13.000
Mus musculus
2500
2002
30.000
Rattus norvegicus
2500
2004
30.000
Pan troglodytes
3200
2003
Homo sapiens sapiens
3200
2003
Caenorhabditis elegans
(fonte dei dati: genome.gov)
35.000
Banche dati genetiche
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Tra le banche dati si distingue la OMIM (Online Mendelian Inheritance in Man,
Ereditarietà mendeliana umana in rete), l’equivalente fenotipico del Progetto Genoma,
relativamente ai disordini genetici umani a trasmissione mendeliana. Curata da V.
McKusick del J. Hopkins University di Baltimora, classifica più di 11.000 geni delle
malattie ereditarie umane e le loro mutazioni geniche causali e descrive anche una
mappa citogenetica, o cromosomica, dei geni delle malattie.
Malattie catalogate nel database OMIM
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Autosomici
Legati all’X
Legati all’Y
Mitocondriali
Totali
10.644
495
48
37
11.224
e
356
32
0
0
388
Fenotipi con basi molecolari
1851
169
2
26
2048
basi
1411
134
4
0
1549
Fenotipi con sospetta base
2014
144
2
0
2160
16.276
974
56
63
17.370
Geni con sequenza nota
Geni
con
sequenza
fenotipo noto
note
Fenotipo
con
molecolari ignote
mendeliana
Totali
dati complessivi sui geni e le mutazioni
umane,
suddivisi per tipi di cromosomi: Fonte:
(fonte dei dati:
genome.gov)
OMIM – aggiornata al 29.10.07
3- Ricombinazione genica
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http://bbcd.bio.uniroma1.it/bbcd/sites/default/files/lezioni/20.tecn_.
DNA_GL.pdf
http://www.federica.unina.it/smfn/genetica/tecnologia-dnaricombinante/1/
http://ebook.scuola.zanichelli.it/sadavabiologia/section-8/latecnologia-del-dna-ricombinante-richiede-l-uso-di-enzimi-specifici
4- Organismi geneticamente modificati
OGM: organismi modificati esclusivamente mediante tecniche di
ingegneria genetica. Con la tecnologia del DNA ricombinante è
possibile trasferire caratteri/geni da altre specie.
Non sono OGM gli organismi che hanno subito modificazioni
genetiche per mezzo di incroci o mutagenesi
Settori produttivi e di ricerca delle biotecnologie
-
-Farmacologia (produzione di biofarmaci,
molecole utili a fini
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terapeutici, vaccini e antibiotici, terapia genica, ecc…)
-industria alimentare (modificazione del contenuto di zuccheri,
amminoacidi, grassi ecc…)
-chimica e farmaceutica (enzimi, additivi, alcol, acidi, solventi,
detergenti, materie plastiche, reagenti diagnostici, ecc… )
-agricoltura, zootecnia e veterinaria (miglioramento genetico per
rendere resistenti alle malattie, ai pesticidi e agli stress
ambientali, incremento della produzione, ecc…)
- protezione ambientale (biorisanamento di ambienti contaminati,
depurazione delle acque e dei reflui, ecc…)
- energia (estrazione del petrolio presente nelle rocce mediante
produzione di sostanze tensioattive che ne favoriscono la
separazione, ecc…)
Ingegneria genetica nelle piante
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• Le cellule somatiche delle piante sono totipotenti,
possono cioè essere indotte a rigenerare una pianta
intera
• Trasformazione di cellule vegetali: per produrre piante
transgeniche basta introdurre il gene di interesse in una
cellula o pezzo di tessuto somatico che poi verrà
stimolato con ormoni vegetali a produrre radici e
germogli dando una pianta transgenica
• Agrobacterium tumefaciens: batterio capace di infettare
molti tipi di piante e di produrre un tumore vegetale
noto come galla del colletto
Agrobacterium
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Gene
Pigmenti presenti in semi di mais, mela e pomodoro
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