Genomica e metagenomica per le biorisorse (2019/2020)

Codice insegnamento
4S008291
Docente
Marzia Rossato
Coordinatore
Marzia Rossato
crediti
6
Altri corsi di studio in cui è offerto
Settore disciplinare
BIO/18 - GENETICA
Lingua di erogazione
Italiano
Periodo
I semestre dal 1-ott-2019 al 31-gen-2020.

Orario lezioni

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Obiettivi formativi

Il corso ha l’obiettivo di far acquisire allo studente conoscenze relative alla struttura e funzione dei genomi eucariotici e procariotici, inclusi gli organismi di interesse per le biotrasformazioni. Il corso approfondirà inoltre alcune metodiche per l'analisi del genoma, tra cui gli approcci di metagenomica necessari a caratterizzare la composizione dei i microrganismi coinvolti nei bioprocessi (naturali o indotti) ed i geni che li caratterizzano.

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

Testi di riferimento
Autore Titolo Casa editrice Anno ISBN Note
Brown Genomes 4 (Edizione 4) Taylor & Francis 2017 978-0-8153-4508-4

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.