67167 - GENOMICA FUNZIONALE CON LABORATORIO

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente ha conoscenze avanzate sulla struttura dei genomi eucariotici, sulle metodiche di analisi globale dell'espressione genica e di analisi globale delle interazioni DNA-proteine e sui meccanismi di regolazione dell'espressione genica. In particolare, lo studente ha familiarità con: - meccanismi globali di regolazione della trascrizione; - le applicazioni bio-farmaceutiche dei microarrays: - l'utilizzo di banche-dati per reperire informazioni di espressione genica globale. Ha anche acquisito competenze nell’ambito della genomica comparativa, della struttura ed organizzazione dei genomi eucariotici, della ricostruzione filogenetica e dei principi della genomica evolutiva. Infine, conosce e sa utilizzare: - le maggiori banche dati genetiche; - condurre ed interpretare ricerche di similarità tra sequenze biologiche; - ricostruire alberi filogenetici di famiglie geniche; - impiegare i più comuni genome browsers.

Contenuti

Il corso comprende due moduli:
1) Genomica Funzionale eucariotica: Visione moderna del genoma, modi di regolazione dell'espressione genica, modificazioni epigenetiche. Ricerca di base con DNA microarrays. Introduzione ai microarrays. Disegno sperimentale di microarrays: geni da “spottare”; fonti di RNA, replicati, ibridazione, analisi e normalizzazione. Analisi statistica di dati di microarrays: analisi dei segnali di fluorescenza, del livello di background, metodo loess e diagrammi M/A. Tecnologie di sequenziamento parallelo degli acidi nucleici.Principali piattaforme di sequenziamento, e tecnologie recenti. Applicazioni di queste tecnologie per il sequenziamento e ricostruzione del genoma, per il sequenziamento e analisi del trascrittoma, per la mappatura delle interazioni fra proteine e DNA genomico, per l'identificazione delle interazioni fra proteine e RNA, per la mappatura di modificazioni epigenetiche (es. metilazione delle citosine), per l'identificazione di interazioni regolative fra elementi genomici. 

2) Genomica Funzionale procariotica: Principi generali e meccanismi molecolari che controllano l'espressione genica nei procarioti. Metodologia dell'RNA sequencing per la caratterizzazione del trascrittoma batterico (annotazione del genoma ed analisi dell'espressione genica). Differential RNA-sequencing per la mappatura dei siti di inizio della trascrizione a livello genomico. Dual RNA-sequencing come metodologia all'avanguardia nell'analisi simultanea delle variazioni di espressione genica nell'interazione ospite-patogeno. Immunoprecipitazione di double-stranded RNAs per l'identificazione di RNA antisenso in vivo. Combinazione di RNA-seq e ChIP-seq per lo studio di complessi network di regolazione trascrizionale. Studio della traduzione attraverso Ribosome profiling.

Laboratorio: il programma del laboratorio prevede l'esecuzione di esercizi al PC sul genome browser di UCSC, in termini di accesso ai dati ed analisi degli stessi, e sul web-server Galaxy per analisi di dati di sequenziamento del trascrittoma. Le esercitazioni saranno basate su argomenti di entrambi i moduli (genomica funzionale eucariotica e procariotica)

Testi/Bibliografia

Articoli e rassegne assegnate a lezione dal docente.

Metodi didattici

Lezioni ed esercitazioni al PC.
Utilizzo del UCSC genome browser e di Galaxy per acesso e analisi di dati genomici

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame verificherà che lo studente abbia conoscenze avanzate sulla struttura dei genomi eucariotici e procariotici, sulle metodiche di analisi globale dell'espressione genica e dei suoi meccanismi di regolazione. Inoltre, l'esame verificherà che lo studente conosca il UCSC genome browser e la piattaforma di analisi Galaxy.

L'esame consiste di: a) di un test di valutazione delle metodologie trattate nelle esercitazioni di laboratorio; b) di un esame scritto sugli argomenti trattati a lezione; c) di un opzionale esame orale.
Il voto è espresso in trentesimi.

Strumenti a supporto della didattica

PC, Internet, videoproiezioni e lavagna. Laboratorio di bioinformatica presso il plesso didattico "Navile" delle Biotecnologie.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Fabrizio Ferrè