Codice insegnamento

4S008291

Docente

Marzia Rossato

Coordinatore

Marzia Rossato

Crediti

6

Lingua di erogazione

Italiano

Settore Scientifico Disciplinare (SSD)

BIO/18 - GENETICA

Periodo

Primo semestre dal 4 ott 2021 al 28 gen 2022.

Orario Lezioni Moodle Seminari 0

Obiettivi formativi

La possibilità di analizzare e ricostruire i genomi con grande processività ed accuratezza, anche all’interno dei bioprocessi, permette oggi di sfruttare i dati genomici come fonte insostituibile di informazioni per l’identificazione di caratteristiche funzionali di interesse biotecnologico. Il corso ha l’obiettivo di far acquisire allo studente conoscenze relative alla struttura e funzione dei genomi eucariotici, procariotici e virali, con particolare enfasi sugli organismi di interesse per le biotrasformazioni. Il corso approfondirà le metodiche per l'analisi del genoma, che comprendono il sequenziamento, la mappatura, l’assemblaggio e l’annotazione genica. Verranno inoltre approfonditi gli approcci di metagenomica che sfruttano il sequenziamento di seconda e terza generazione, necessari a caratterizzare la composizione dei i microrganismi presenti negli ambienti naturali e coinvolti nei bioprocessi (naturali o indotti), ed i geni che li caratterizzano. Parte del corso si concentrerà sull’analisi di casi-studio di caratterizzazione del microbioma in diversi ambienti e bioprocessi.

Programma

LE LEZIONI VERRANNO EROGATE IN MODALITA' DUALE.
TUTTO IL MATERIALE DIDATTICO E LE REGISTRAZIONI DELLE LEZIONI VERRANNO MESSE A DISPOSIZIONE NELLA PIATTAFORMA MOODLE DEL CORSO.

Parte 1. CARATTERIZZAZIONE STRUTTURALE DEI GENOMI
A) L’anatomia dei genomi
- Organizzazione strutturale e genetica dei genomi procariotici e degli organelli eucariotici
- Organizzazione strutturale e genetica dei genomi eucariotici
- Geni codificanti e non codificanti
- Elementi ripetuti
- Pseudogeni
- Il pangenoma batterico e delle piante
B) Metodi per l’analisi strutturale dei genomi
- Sequenziamento di prima generazione
- Metodi di sequenziamento di seconda generazione
- Metodi di sequenziamento di terza generazione
- Metodi per la generazione di mappe fisiche e genetiche
- Introduzione ai marcatori molecolari e ai metodi per la loro analisi
- Sequenziamento basato su linked-reads
C) Approcci per lo studio e la ricostruzione dei genomi
- Assemblaggio de-novo:
- approccio gerarchico
- approccio shot-gun
- approccio ibrido
- Analisi comparative:
- assemblaggio reference-based
- risequenziamento
D) Progetti Genoma
Gli studenti svolgeranno attivamente l’analisi, la presentazione e discussione di articoli originali relativi a progetti di sequenziamento del genoma di organismi che costituiscono delle biorisorse.

Parte 2. CARATTERIZZAZIONE FUNZIONALE DEI GENOMI
A) Il trascrittoma
- Componenti del trascrittoma
- Classi e funzioni di long e small non-coding RNA
B) Metodi per l’analisi del trascrittoma
- Analisi del trascrittoma mediante sequenziamento di seconda generazione
- Analisi del trascrittoma mediante sequenziamento di terza generazione
- Analisi dei microRNA (metodi basati su PCR e sequenziamento)
C) Annotazione dei genomi
- Predizione genica ab initio
- Annotazione guidata da evidenze sperimentali
- Annotazione basata sull’analisi di sintenia
- Browsers genomici
- Annotazione funzionale in-silico
D) L’epigenoma
- Organizzazione del DNA nel nucleo e struttura della cromatina
- Introduzione ai marcatori epigenetici (modificazioni istoniche e metilazione del DNA)
E) Metodi per l'analisi dell’epigenoma
- Analisi della conformazione della cromatina
- Analisi dell’interazione DNA-proteine
- Analisi dei marcatori istonici
- Analisi della metilazione

Parte 3. METAGENOMICA
A) Metodi di analisi metagenomica
- Sequence-based metagenomics vs functional metagenomics
- Barcode a DNA e Metabarcoding
- Metagenomica Whole Genome Shot-gun
- Metagenomica shot-gun mediante HiC, linked-reads e read lunghe
- Meta-trascrittomica
B) Progetti di metagenomica
Gli studenti svolgeranno attivamente l’analisi, la presentazione e la discussione di articoli originali relativi a progetti di metagenomica rilevanti per le biorisorse.

Parte 4. EVOLUZIONE DEI GENOMI
- I primi genomi ed evoluzione dei genomi complessi
- Mutazioni e riparazione del DNA
- Duplicazione genica, famiglie geniche e conversione genica
- Alterazioni cromosomiche e poliploidia
- Il trasferimento orizzontale nei procarioti

Bibliografia

Modalità d'esame

L'esame finale comprende la presentazione di un articolo scientifico e una prova scritta (10 domande aperte) che coprono il programma del corso. La durata della prova scritta sarà di due ore.
Il voto finale risulterà dalla somma dei voti assegnati alla presentazione dell'articolo (massimo 3 punti) e dal voto della prova scritta (massimo 3 punti per ogni domanda). La votazione sarà espressa in trentesimi.
In caso di necessità, sarà possibile svolgere l'esame da remoto. In tal caso la presentazione dell'articolo avverà in teleconferenza e l'esame sarà condotto in forma orale via zoom. A tal fine, si invitano gli studenti a contattare direttamente il docente via email (marzia.rossato@univr.it).