presentazione del prof. Ciro Formica 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

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 http://www.bgbunict.it/html/dipietro/lezionisito/medicina/med09-10/10-regolazioneespressionegenica.pdf http://www.biologia-it.arizona.edu/molecular_bio/problem_sets/mol_genetics_of_eukaryotes/eukaryotes.html

2- Malattie genetiche e attuali possibilità di cura 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 http://www.aismme.org/ http://fibrosicistica.it/ http://www.fibrosicisticaricerca.it/Fibrosi-Cistica/Fibrosi-cistica/Cose-la-Fibrosi-Cistica/

Human Genome Project - Progetto Genoma Umano 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/progettogenoma.pdf http://users.unimi.it/cusbio/scaricare/HGP2009.pdf

Renato Dulbecco – Italia-USA 1914-2012 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 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

(fonte dei dati: genome.gov) Specie sequenziate Specie Megabasi Anno Geni Haemophilus influenzae 1.8 1995 1.740 Escherichia coli 4.6 1997 5400 Saccharomyces cerevisiae 12.1 1996 6.034 Caenorhabditis elegans 97 1998 19.099 Arabidopsis thaliana 115 2000 22.000 Drosophila melanogaster 180 13.000 Mus musculus 2500 2002 30.000 Rattus norvegicus 2004 Pan troglodytes 3200 2003 Homo sapiens sapiens 35.000 (fonte dei dati: genome.gov)

Banche dati genetiche 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 Autosomici Legati all’X Legati all’Y Mitocondriali Totali Geni con sequenza nota 10.644 495 48 37 11.224 Geni con sequenza e fenotipo noto 356 32 388 Fenotipi con basi molecolari note 1851 169 2 26 2048 Fenotipo con basi molecolari ignote 1411 134 4 1549 Fenotipi con sospetta base mendeliana 2014 144 2160 16.276 974 56 63 17.370 dati complessivi sui geni e le mutazioni umane, suddivisi per tipi di cromosomi: Fonte: OMIM – aggiornata al 29.10.07 (fonte dei dati: genome.gov)

3- Ricombinazione genica http://bbcd.bio.uniroma1.it/bbcd/sites/default/files/lezioni/20.tecn_.DNA_GL.pdf http://www.federica.unina.it/smfn/genetica/tecnologia-dna-ricombinante/1/ http://ebook.scuola.zanichelli.it/sadavabiologia/section-8/la-tecnologia-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 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 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 Per produrre animali transgenici bisogna introdurre il gene di interesse all’interno di cellule embrionali, nelle piante si possono usare cellule somatiche

Agrobacterium Agrobacterium tumefaciens è presente nel suolo. Una ferita nella pianta permette al batterio di infettare le cellule vegetali. Durante l’infezione il DNA T nall’interno del plasmide Ti si trasferisce alla cellula vegetale. I geni situati nel DNA T promuovono la crescita incontrollata della cellula vegetale La crescita delle cellule vegetali produce una galla del colletto Si può sfruttare questo sistema per trasferire geni di interesse alle piante. Sono stati costruiti plasmidi Ti privi dei geni che inducono il tumore ma pur sempre capaci di trasferire la porzione compresa fra I due siti delimitanti il DNA T (questi due siti hanno una sequenza caratteristica)

Gene

Pigmenti presenti in semi di mais, mela e pomodoro