E N D
1. STRUTTURA ED EVOLUZIONE DEL GENOMA UMANO
2.
IL GENOMA UMANO e’ composto da 25 differenti molecole di DNA:
24 differenti molecole di DNA nucleare (GENOMA NUCLEARE), 3200 Mb (3x109 bp);
1 singolo tipo di DNA mitocondriale (GENOMA MITOCONDRIALE), 16,6 kb (1,66x104 bp).
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4. 09_02.jpg 09_02.jpg09_02.jpg
5. I geni mitocondriali 37 geni totali
24 geni per RNA: 22 tRNA e 2 rRNA
13 geni per proteine. (subunita’ dei complessi respiratori mitocondriali)
6. Il codice genetico mitocondriale E’ diverso da quello “universale”
60 codoni codificanti e 4 codoni di STOP.
Le componenti proteiche dell’apparato di sintesi proteica sono codificate dal genoma nucleare.
22 tRNA sono in grado di riconoscere i 60 codoni codificanti grazie alla tolleranza per differenti basi in terza posizione (8x4)+(14x2).
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9. Genoma nucleare 24 differenti molecole di dsDNA corrispondenti ai 24 cromosomi
Le dimensioni dei singoli cromosomi variano notevolmente, come la loro composizione in GC
10. I geni umani Stimati in un numero tra 30 000 e 35 000.
Non sono distribuiti sui cromosomi in maniera uniforme.
La grande maggioranza dei geni umani codifica proteine, mentre una frazione tra il 5 e il 10% di essi specifica molecole di RNA non-tradotte.
Dalla sequenza del genoma si identificano circa 11 000 geni con certezza. Gli altri geni sono stati predetti mediante analisi informatica della sequenza, e sono, quindi, solo putativi.
11. I geni degli RNA Circa 3000 nel genoma nucleare (~10%)
Principalmente coinvolti nei processi di traduzione (rRNA e tRNA)
Altre classi di RNA con ruoli regolatori
12. 09_04.jpg 09_04.jpg09_04.jpg
13. Codon usage 09_04.jpg09_04.jpg
14. 09_05.jpg 09_05.jpg09_05.jpg
15. snRNA e snoRNA 09_04.jpg09_04.jpg
16. 10_24.jpg 10_24.jpg10_24.jpg
17. I geni che codificano proteine Dimensioni molto variabili
Diversa organizzazione esoni-introni
Differenze nel contenuto di DNA ripetitivo (introni e sequenze fiancheggianti)
Distribuzione variabile sui vari cromosomi
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19. 09_08_2.jpg 09_08_2.jpg09_08_2.jpg
20. Famiglie geniche Famiglie geniche classiche (istoni, globine)
Geni codificanti prodotti con domini altamente conservati (Homeobox, Paired box, Forkhead, ecc.)
Geni codificanti proteine contenenti corti motivi conservati, correlati ad una comune funzione (DEAD box, WD domain, ecc.).
Superfamiglie (immunoglobuline, globine recettori G protein coupled, ecc.) .
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22. 09_10.jpg 09_10.jpg09_10.jpg
23. Famiglie geniche Raggruppate
Disperse (geni PAX, NF1)
24. 09_11.jpg 09_11.jpg09_11.jpg
25. Pseudogeni Copie difettive dell’intera sequenza di un gene funzionale (o della sua porzione codificante), o copie troncate, mancanti di porzioni al 5’, al 3’, o frammenti interni.
26. Pseudogeni non-processati
Contengono tutte le regioni funzionali del gene
Presentano codoni di stop inappropriati
Originati per duplicazione genica o crossingover ineguale
Pseudogeni processati
Contengono solo le sequenze esoniche e una sequenza oligo dA/dT
Copiati dall’mRNA in cDNA e reintegrati nel genoma
Se sono espressi sono detti retrogeni
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28. DNA ripetitivo non-codificante clusterizzato Spesso si trova in blocchi di ripetizioni in tandem, e puo’ essere classificato in:
DNA satellite, soprattutto centromerico
DNA minisatellite, generalmente situato ai telomeri
DNA microsatellite, disperso in tutti i cromosomi, anche nelle regioni codificanti
29. DNA satellite Zone molto estese di DNA ripetuto in tandem non trascritto
L’unitŕ di ripetizione va da poche bp a centinaia di bp
Costituisce la maggior parte di eterocromatina del genoma
? (alphoid DNA) č un satellite localizzato al centromero di tutti i cromosomi
30. Satellite ? Consiste di ripetizioni in tandem di un’unitŕ di 171 bp
Costituisce la gran parte dell’eterocromatina centromerica di tutti i cromosomi
Elevata divergenza di sequenza tra cromosomi diversi
Clonato in cellule umane genera nuovi centromeri
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32. DNA minisatellite Zone moderatamente estese di DNA ripetuto in tandem, normalmente non trascritto
L’unitŕ di ripetizione va da poche bp a qualche decina di bp
Č localizzato presso i telomeri di tutti i cromosomi
DNA minisatellite ipervariabile: famiglia altamente polimorfica (vicino ai telomeri, altre zone del genoma)
Hotspot per ricombinazione omologa
Utilizzato per DNA fingerprinting
33. DNA microsatellite Piccoli gruppi di ripetizioni di una sequenza semplice (fino a 10 bp)
Č sparso in tutto il genoma
Si origina per “replication slippage”
Puň generare hotspots mutazionali
34. DNA ripetitivo non-codificante intersperso Il DNA ripetitivo derivato da trasposoni rappresenta il 45% circa del genoma umano
I trasposoni sono sequenze di DNA mobile
Solo pochi di essi traspongono attivamente
Autonomi o non-autonomi
Retrotrasposoni
Trasposoni DNA
35. Retrotrasposoni Trasposoni retrovirus-like
Hanno tipiche regioni LTR ripetute in tandem alle estremitŕ
Autonomi e non-autonomi
Trasposizione molto rara negli ultimi milioni di anni
36. 09_17.jpg 09_17.jpg09_17.jpg
37. Trasposoni DNA fossili Hanno sequenze terminali ripetute invertite
Codificano una trasposasi
Non sono piů attivi
38. 09_17.jpg 09_17.jpg09_17.jpg
39. Trasposoni LINE Long Interspersed Nuclear Elements
Sono i trasposoni piů attivi e sono molto antichi
Codificano tutti i prodotti necessari alla trasposizione
3 famiglie (L1, L2, L3) comprendenti il 20% del genoma umano
L1 č la famiglia predominante (17%) ed č l’unica che traspone attivamente (circa 6.1 kb)
L1 č responsabile di quasi tutta la retrotrascrizione che avviene nel genoma
Localizzati in regioni AT-rich
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41. 09_18.jpg 09_18.jpg09_18.jpg
42. Trasposoni SINE Short Interspersed Nuclear Elements
Sono lunghi 100-400bp e hanno colonizzato il genoma umano con successo
Non codificano proteine
Condividono le sequenze terminali con le LINE
Traspongono parassitando il macchinario delle LINE
Si sono originati per copia di geni ad RNA
La piů abbondante č la famiglia Alu
Localizzati in regioni GC-rich
43. 09_19.jpg 09_19.jpg09_19.jpg
44. Le sequenze ripetute hanno un potenziale patogenetico Le sequenze ripetute sono soggette a CNV e scambi non reciproci di sequenze
Sia la riduzione che l’amplificazione del numero di ripetizioni possono essere patogeniche (poliglutamine, siti fragili ecc)
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46. 11_05_2.jpg 11_05_2.jpg11_05_2.jpg
47. Le sequenze ripetute hanno un potenziale patogenetico Le sequenze clusterizzate possono generare amplificazioni/delezioni localizzate
Le ripetizioni intersperse possono generare larghe delezioni/amplificazioni
48. 11_20.jpg 11_20.jpg11_20.jpg
50. La risposta a questa domanda puň venire dalla genomica comparativa o evoluzionistica
Sappiamo che il genoma di ogni organismo contiene l’informazione genetica necessaria alla sua identitŕLa risposta a questa domanda puň venire dalla genomica comparativa o evoluzionistica
Sappiamo che il genoma di ogni organismo contiene l’informazione genetica necessaria alla sua identitŕ
51. Come si puň definire la complessitŕ biologica?
Come faccio a dire che un organismo č piů o meno complesso di un altro?
Tra procarioti ed eucarioti, unicellulari e pluricellulari č piů facileCome si puň definire la complessitŕ biologica?
Come faccio a dire che un organismo č piů o meno complesso di un altro?
Tra procarioti ed eucarioti, unicellulari e pluricellulari č piů facile
52. Esistono due interessanti paradossi in biologia molecolare e li possiamo riassumere come l’inesistenza di correlazioneEsistono due interessanti paradossi in biologia molecolare e li possiamo riassumere come l’inesistenza di correlazione
53. Ad esempio se prendiamo come parametro di complessitŕ il numero di tipi cellulari nei vari phyla e lo plottiamo insieme al numero di geni codificanti proteine, vediamo che non c’č correlazioneAd esempio se prendiamo come parametro di complessitŕ il numero di tipi cellulari nei vari phyla e lo plottiamo insieme al numero di geni codificanti proteine, vediamo che non c’č correlazione
58. Se gli introni fossero geneticamente inerti, la loro lunghezza dovrebbe essere casuale tra diversi tipi di geni, dipendendo solo da eventi di assemblaggio genico o da accumulo casuale di sequenze da inserzione.
Invece nell’uomo i geni con gli introni piů lunghi sono associati a funzioni neurali, sviluppo e differenziamento, quelli con introni piů corti sono spesso housekeepingSe gli introni fossero geneticamente inerti, la loro lunghezza dovrebbe essere casuale tra diversi tipi di geni, dipendendo solo da eventi di assemblaggio genico o da accumulo casuale di sequenze da inserzione.
Invece nell’uomo i geni con gli introni piů lunghi sono associati a funzioni neurali, sviluppo e differenziamento, quelli con introni piů corti sono spesso housekeeping
59. Anche le UTR aumentano con l’aumentare della complessitŕ biologica negli animali
Le UTR sono sequenze che agiscono in cis come sensori di segnali in trans, che possono essere portati da proteine o da miRNAAnche le UTR aumentano con l’aumentare della complessitŕ biologica negli animali
Le UTR sono sequenze che agiscono in cis come sensori di segnali in trans, che possono essere portati da proteine o da miRNA
60. Ci sono diverse spiegazioni per questi due paradossiCi sono diverse spiegazioni per questi due paradossi
65. Dicer č essenziale per lo sviluppo del topo
74. L’importanza che hanno assunto i miRNA nel cancro č dimostrata dalle numerose biotech che hanno investito su miR-based therapiesL’importanza che hanno assunto i miRNA nel cancro č dimostrata dalle numerose biotech che hanno investito su miR-based therapies