PROGETTO BIOTECNOLOGIE A SCUOLA – EUREKA 5
Diversità Genetica e Uguaglianza Umana
A cura di: Dr. Luigi Ippolito, D.ssa Federica DeSimone, Prof.ssa Francesca Uletto,
Prof. Vincenzo De Simone, Prof.ssa Monica Piedimonte
Gli alunni:
Marta Amato IIB
Luisa Bojancow IIF
Gennaro Salerno IIF
Maria Mosella IID
Emanuele Pirozzi IID
presenteranno il percorso del progetto, fino ai risultati conclusivi dell’indagine, con particolare
attenzione alle metodiche biotecnologiche impiegate.
Gli alunni:
Marta Amato IIB
Luisa Bojancow IIF
Gennaro Salerno IIF
Maria Mosella IID
Emanuele Pirozzi IID
presenteranno il percorso del progetto, fino ai risultati conclusivi dell’indagine, con
particolare attenzione alle metodiche biotecnologiche impiegate.
potenzialità e limiti della genetica
forense
Chi è il colpevole ?
Obiettivi del nostro lavoro
Utilizzare le procedure in uso presso i laboratori della scientifica
per attribuire l’appartenenza di un campione di DNA ad un
determinato individuo
le fasi del nostro lavoro
 Riconoscere sul DNA le sequenze geniche, caratteristiche di ciascun
individuo, che ne consentano l’identificazione (LOCI)
 Individuarne i segmenti terminali (PRIMERS) per procedere
all’amplificazione (duplicazione)
 Prelevare il nostro DNA
 Amplificarlo per disporre della giusta quantità di copie da analizzare
 Sottoporre i campioni ad elettroforesi per riconoscere le corrispondenze
fra le sequenze dei reperti con quelle del sospettato
PROCEDERE ALL’INCRIMINAZIONE !
Individuazione delle sequenze geniche caratteristiche che
consentano l’identificazione del DNA
 Gli esseri umani dispongono di 23 coppie di cromosomi omologhi, uno di origine
paterna, l’altro di origine materna
 Su ciascun membro della coppia sono presenti gli stessi Geni ma non
necessariamente le stesse varianti (Alleli) nei medesimi Loci
Allele per il gruppo sanguigno A
Cromosomi
omologhi
Locus per il gene
Gruppo sanguigno
Allele per il gruppo sanguigno B
Il corredo cromosomico umano
Distribuzione di sequenze nel genoma umano
Genoma Umano
3200 Mb
Geni e sequenze correlate
1200 Mb
Geni
48 Mb
Sequenze
correlate
1152 Mb
DNA intergenico
2000 Mb
Ripetizioni
intersperse
1400 Mb
Altre regioni
intergeniche
600 Mb
Pseudogeni
LINE
640 Mb
Microsatelliti
90 Mb
Frammenti genici
SINE
420 Mb
Varie
510 Mb
Introni, UTR
Elementi LTR
250 Mb
Trasposoni DNA
90 Mb
Polimorfismi e microsatelliti
L’evoluzione ha accumulato nel tempo diverse mutazioni all’interno
dei singoli loci dando luogo a polimorfismi (varianti alleliche
presenti in almeno l’1% della popolazione)
Nel DNA polimorfico sono presenti elementi genetici ripetitivi che
in genere non codificano per un polipeptide
Gli elementi genetici ripetitivi includono i microsatelliti o STR ( short
tandem repeats cioè ripetizioni brevi in tandem) costituiti da
numerose ripetizioni di brevi sequenze di coppie di basi azotate
dalle 5 alle 50 volte sullo stesso cromosoma.
5’-TATTTATTTATTTATTTATTTATTTATT-3’
5’- GAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGA-3’
Analizzando i polimorfismi in maniera approfondita, è
possibile identificare un essere umano con un alto grado
di affidamento.
 Questo metodo fornisce il PROFILO GENETICO
(IMPRONTE DIGITALI DI DNA) e fornisce un importante
strumento nelle indagini investigative.
Attualmente, l'FBI utilizza tredici diversi loci polimorfici
per ottenere l’impronta digitale del DNA.
l'analisi dei polimorfismi può aiutare a provare o smentire
la paternità nei casi in cui è contestata la responsabilità di
un bambino.
Abbiamo individuato 15 loci STR
Le nostre attività
Laboratorio 1 - Bioinformatica
Progettazione dei primers
Ricerca al computer delle sequenze d’innesco (PRIMERS) per l’amplificazione dei loci
individuati per l’identificazione del DNA
Invio delle sequenze al servizio CEINGE per richiedere la sintesi dei primers
Calcolo delle temperature di lavoro idonee per consentire il legame primer- DNA
stampo
laboratorio 2
Prelievo ed estrazione del DNA
Prelievo ed estrazione del DNA
Il nostro DNA è stato :
 prelevato dalle cellule della mucosa orale
 estratto da esse provocandone la lisi
 privato delle proteine associate
 lasciato precipitare in etanolo freddo.
laboratorio 3
 Elettroforesi del
NOSTRO DNA per
controllare la
riuscita
dell’estrazione e
le dimensioni
 Assemblaggio
delle reazioni di
PCR
Elettroforesi su gel
Elettroforesi su gel
Abbiamo caricato i nostri
campioni di DNA nei pozzetti
e li abbiamo sottoposti ad
elettroforesi su gel di agarosio
per separarli e distinguerli.
Abbiamo letto al
transilluminatore UV i nostri
risultati
Amplificazione del DNA estratto col metodo della PCR
Il termociclatore, in seguito a cicli successivi di
riscaldamento e raffreddamento,In presenza
di DNA, DNA polimerasi termostabile ,
PRIMERS e deossinucleotidi,duplica il
segmento milioni di volte
Laboratorio 4 - Bioinformatica
Dopo aver appreso le metodologie biotecnologiche alla base
della genetica forense, per ottenere risultati più simili a quelli reali
, anziché usare i campioni del nostro DNA , separati con
ELETTROFORESI SU GEL e soggetti a qualche imprecisione legata
all’inesperienza, abbiamo utilizzato CAMPIONI REALI (anonimi) ,
provenienti dal servizio CEINGE dell’Università Federico II di
Napoli, analizzati con ELETTROFORESI CAPILLARE.
Mediante l’impiego di fluorocromi (molecole in grado di dare fluorescenza), la
migrazione delle molecole è registrata da un rilevatore,analizzata e visualizzata
in un unico grafico caratterizzato da una successione di picchi di colori diversi,
corrispondenti alle emissioni fluorescenti dei vari fluorocromi.
L’esito di questo procedimento è un diagramma colorato(un elettroferogramma)
Per entrambi i gruppi di campioni è stato usato
un Kit commerciale a 15 loci STR
Pannelli di marcatori fluorescenti
picchi di fluorescenza degli alleli di ciascun locus di riferimento
picchi di fluorescenza degli alleli di ciascun locus del campione
 Abbiamo analizzato gli elettroferogrammi dei 18 campioni
 Li abbiamo confrontati con quelli di riferimento
 Abbiamo individuato i diversi alleli di ciascun locus prescelto
 Li abbiamo registrati in una tabella
Lettura e analisi degli elettroferogrammi
D8S11
12,15
12,14
12,15
10,11
14,15
12,15
13,16
11,13
13
12,13
11,13
15
13,14
12,15
11,14
12,14
12,15
12,13
D21S11 D7S820
30,32.2 8
29,31.2 9 ,10
29,32.2 9,12
31.2,32.211
30
10,13
31.2,32.29
29,30 10,12
27,32.2 10
30
10,11
30
8,9
27,32.2 10
29,30.2 12
28,29 10,13
29,32.2 9,12
28,32.2 10
29,31.2 9,10
28
11,12
28,32.2 10,12
CSF1PO D3S1358THO1
12
16,17 6,9
12
16,18 6,9.3
10,11 17,18 9,9.3
10,12 16,17 7,9.3
12
15,17 6,7
10,13 17,18 7,9
11,12 15,17 6,8
12,13 14,19 7,9
10,12 14,15 8,9.3
10,11 16,19 7
12,13 14,19 7,9
11,13 17,18 9,9.3
11,12 17
6,7
10,11 17,18 9,9.3
10
16,17 7,8
12
16,18 6,9.3
10,11 15,17 8
10,11 15,17 7
D13S317D16S539D2S1338D19S433VWA
8,12 10,11 18,23 12,13 14,17
9,12 12,13 16,24 14.2,16.2 14,16
11,12 12
17,23 12,14 13,17
8,11 11,12 18,25 13.2 16,18
10,14 12
18,23 14,14.2 16,17
11,12 12
19,23 12,14 14,17
8,11 11
18,24 14,16,2 18,20
8,9 12,13 16,17 12,15.2 15,16
11
11,12 19,23 14,15 17,18
9
12
19
13,16 17,18
8,9 12,13 16,17 12,15 15,16
11,12 12
17,20 14,14.2 13,16
8,12 11,13 17,19 13
17,18
11,12 12
17,23 12,14 13,17
11,12 12
18,19 14
16,18
9,12 12,13 16,24 14.2,16.2 14,16
12
13
23,25 13,14 18
11,13 11,12 19,24 14
16,18
TPOX
8,11
8,11
11
10,11
9,10
11
8
8
8
8
8
8,11
8,9
11
8,10
8,11
8
8,10
D18S51
14,17
12,14
19,21
15,23
12,15
19,21
12,13
12,14
15,19
16,17
12,14
13,19
15,18
19,21
12,16
12,14
16,21
12,16
AMEL
M
M
M
M
M
F
F
M
F
M
M
M
M
M
F
M
M
M
D5S818
12
12,13
12,13
12,14
13
11,12
10,11
12
11
12
12
10,13
12,13
12,13
12
12,13
12,13
12
FGA L&H
22,23 1
21,26 2
19,22 3
19,23 4
21,23 5
19,24 6
20,21 7
20,22 8
23,24 9
20,23 10
20,22 11
21,22 12
22
13
19,22 14
21
15
21,26 16
21,26 17
21,23 18
I nostri risultati
IL SOGGETTO NUMERO 16 È
IL COLPEVOLE !
Il profilo del suo DNA è
identico a quello prelevato
sulla scena del crimine (n° 2)
IL SOGGETTO NUMERO 17 È IL
PADRE DEL NUMERO 18 !
Il profilo del DNA di quest’ultimo
corrisponde per il 50% degli alleli
a quello del padre.
conclusioni
 Il campo d’azione della genetica
forense oggi
è quello di
identificare l’appartenenza del
DNA ad un determinato individuo
tracciandone il profilo ( DNA
fingerprinting) e di individuare in
esso relazioni parentali
 Da oltre 10 anni si sta
affermando la tendenza a
correlare
il
comportamento
umano ad alcune caratteristiche
genetiche ,così da condurre ad
una diversa determinazione della
pena
ma…..
Interazione e
regolazione
genica
Avere predisposizioni genetiche
non è
essere determinato
geneticamente
PREDISPOSIZIONE GENETICA
mutazioni
ambiente
Libero arbitrio
DETERMINISMO GENETICO