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 3 ott 2022 al 27 gen 2023.

Orario Lezioni Moodle Seminari 0

Obiettivi di apprendimento

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.

Prerequisiti e nozioni di base

Conoscenze di base di biologia molecolare e genetica

Programma

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 didattiche

LE LEZIONI VERRANNO EROGATE IN MODALITA' DUALE IN CASO DI NECESSITA' (ES. QUARANTENA COVID-19, ATTESA VISTO PER TRASFERIMENTO, E SIMILI). IL MATERIALE DIDATTICO DEL CORSO E -IN CASO DI NECESSITA' PARTICOLARI-LE REGISTRAZIONI DELLE LEZIONI VERRANNO MESSE A DISPOSIZIONE NELLA PIATTAFORMA MOODLE DEL CORSO.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame finale comprende la presentazione di un articolo scientifico e una prova scritta (5 domande aperte) che coprono il programma del corso. La durata della prova scritta sarà di un'ora.
In caso di positività al COVID-19, 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 la docente via email (marzia.rossato@univr.it).

Criteri di valutazione

Presentazione articolo: comprensione della ricerca condotta e delle metodiche applicate. Chiarezza espositiva.
Domande aperte: Correttezza, completezza, chiarezza e puntualità della risposta rispetto alla domanda posta.

Criteri di composizione del voto finale

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). Il totale verrà convertito in trentatreesimi e la votazione finale sarà espressa in trentesimi.

Lingua dell'esame

italiano