Obiettivi formativi
Il primo importante obiettivo formativo del corso é capire come la evoluzione degli organismi possa anche essere spiegata attraverso dati molecolari.
Il secondo importante obiettivo del corso é la capacità di entrare in banche dati di sequenze di DNA e proteine e di selezionare i dati necessari per un particolare problema biologico.
Il terzo importante obiettivo del corso é la capacità di analizzare tali dati e di interpretare i risultati.
Prerequisiti
E' gradita una buona conoscenza di materie propedeutiche quali Genetica, Matematica e Chimica.
E' gradita una buona conoscenza della lingua Inglese
Contenuti dell'insegnamento
Lo scopo del corso è di fornire agli studenti una visione evolutiva dei processi biologici a livello molecolare. La disponibilità di una quantità enorme di dati di tipo molecolare, generati negli ultimi decenni, ci permette un gran numero di analisi. Possono essere studi su larga scala (per esempio la analisi dei genomi) o studi su argomenti di nicchia (per esempio l’origine di nuovi geni in virus attraverso il fenomeno di “overprinting”). Il corso fornisce agli studenti sia le capacità tecniche di entrare nelle banche dati, sia la capacità di estrapolare informazione biologica “ad hoc”, per poi analizzarla in risposta a una varietà di quesiti e di ipotesi. Il corso consta, in buona parte, di lezioni teoriche. Sono necessarie per capire i temi più importanti dell’evoluzione molecolare. E’ comunque integrato da esercitazioni al computer. Particolare attenzione è dedicata ad alcuni particolar casi studio. Essi comprendono sia analisi di notevoli quantità di dati (genomi eucariotici) che analisi di piccole quantità di dati (una famiglia di proteine, piccoli genomi virali).
Programma esteso
PRIMA LEZIONE
Impiego di geni codificanti RNA ribosomale 16S e 5S come marcatori delle affinità genetiche fra eucarioti, batteri e archeobatteri.
Allineamento multiplo di sequenze e costruzione di alberi filogenetici.
L’origine dei mitocondri, dedotta da analisi di banche dati Di sequenze di DNA.
Analisi di sequenza nucleotidica e amino acidica in geni “heat shock” a basso peso molecolare di animali e piante.
ID: Conoscenza e capacità di comprensione applicate
ID: Capacità di apprendere
SECONDA LEZIONE
L’analisi delle componenti principale nella risoluzione dei rapporti di parentela acidica fra geni “heat shock” di animali e piante.
Il gene transfer RNA in eucarioti: descrizione dei relativi promotori trascrizionali.
Algoritmo di ricerca dei geni tRNA eucariotici in banche dati con metodo “weight matrix”.
ID: Conoscenza e capacità di comprensione applicate
ID: Capacità di apprendere
TERZA LEZIONE
Uso differenziale dei codoni sinonimi in lievito Saccharomyces cerevisiae. Correlazione fra numero di copie di geni tRNA e efficienza di traduzione.
ID: Conoscenza e capacità di comprensione
ID: Abilità comunicative
QUARTA LEZIONE
Regressione lineare e regressione lineare multipla, rispettivamente statistica bivariata e multivariata. Applicazione di un modello di regressione multipla sull’espressione genica in lievito Saccharomyces cerevisiae.
ID: Conoscenza e capacità di comprensione applicate
ID: Capacità di apprendere
QUINTA LEZIONE
Orologio molecolare e evoluzione dei Primati, basato sulla distanza immunologica fra albumine.
Orologio molecolare e evoluzione dei Primati, basato su sequenze di DNA mitocondriale e di pseudogeni della globina.
ID: Autonomia di giudizio
ID: Abilità comunicative
ID: Capacità di apprendere
SESTA LEZIONE
Origine dell’Uomo Anatomicante Moderno da analisi comparativa di sequenze di DNA ripetuto. L’analisi di sequenze ALU è in accordo con una ipotesi di origine monocentrica in Africa.
ID: Autonomia di giudizio
ID: Abilità comunicative
ID: Capacità di apprendere
SETTIMA LEZIONE
Ricostruzione dell’antica storia evolutiva dell’Uomo Moderno (migrazioni dall’Africa nel resto del mondo) da analisi di sequenza di virus simbionti con meccanismo di trasmissione vertical-like: il caso del virus G dell’epatite.
ID: Conoscenza e capacità di comprensione
ID: Abilità comunicative
OTTAVA LEZIONE
Ricostruzione dell’antica storia evolutiva dell’Uomo Moderno (migrazioni dall’Africa nel resto del mondo) da analisi di sequenza di virus simbionti con meccanismo di trasmissione vertical-like: il caso del poliomavirus JC.
ID: Conoscenza e capacità di comprensione
ID: Abilità comunicative
NONA LEZIONE
Possibile trasmissione del ceppo europeo di poliomavirus JC da Uomo Arcaico europeo (Neanderthal) ai nostri antenati.
ID: Conoscenza e capacità di comprensione
ID: Abilità comunicative
DECIMA LEZIONE
Proprietà di sequenza del genoma di SARS-CoV-2, agente eziologico della pandemia COVID19. Opportunismo molecolare: un gene, un prodotto genico, due distinte funzioni.
ID: Conoscenza e capacità di comprensione
ID: Abilità comunicative
UNDICESIMA LEZIONE
L’analisi discriminante lineare (statistica multivariata). Identificazione dei portatori dell’alele anemia falciforme nel Delta padano.
ID: Conoscenza e capacità di comprensione applicate
ID: Capacità di apprendere
DODICESIMA LEZIONE
Impiego dell’analisi discriminante lineare nella predizione dei determinanti della stabilità termica: il caso dell’enzima glutammato deidrogenasi in batteri termofili
ID: Conoscenza e capacità di comprensione applicate
ID: Capacità di apprendere
Bibliografia
Slides di supporto alle lezioni.
Metodi didattici
Lezioni frontali, allo scopo di rendere chiaro agli studenti il "perché" e il "come" dei principali temi di evoluzione molecolare. Il corso é anche integrato da esercitazioni al computer.
Modalità verifica apprendimento
La verifica dell'apprendimento é basata su una prova orale. La possibilità che lo studente proponga un proprio tema di studio é fortemente incoraggiata. Particolare attenzione é rivolta alla qualità del linguaggio scientifico mostrata dallo studente.
Altre informazioni
Un aspetto importante del corso riguarda la capacità di cercare, nella gran mole di dati di sequenze di DNA e proteine, i dettagli più fini di determinati argomenti di evoluzione molecolare.
