Italiano

Il corso verterà sullo studio degli aspetti fondamentali dell’organizzazione del genoma dei mammiferi e dell’espressione genica. Verranno inoltre trattati i meccanismi molecolari alla base dei fenomeni epigenetici.
Verranno approfondite le conseguenze patologiche delle epimutazioni nell’uomo. Inoltre verranno trattate alcune tecniche atte a studiare la funzione del genoma e ad identificare difetti genetici ed epigenetici. Gli argomenti trattati saranno I seguenti:
1. Principi di base della struttura e organizzazione del genoma;
2. Regolazione dell’espressione genica;
3. Basi molecolari della regolazione epigenetica;
4. Epigenetica e malattie nell’uomo;
5. Strategie di manipolazione genetica per studiare le funzione del genoma;
6. Tecniche -omiche ed approcci bioinformatici per lo studio di genoma ed epigenoma.

 Strachan T, Goodship J, Chinnery P. Genetica e Genomica nelle Scienze Mediche, I edizione/2016. Zanichelli
 Paro R, Grossniklaus U, Santoro R, Wutz A. Introduction to epigenetics, I edizione/2021. Springer-
Open Access at: https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-030-68670-3

Copie pdf delle diapositive presentate a lezione sono disponibili sullo sharepoint di ateneo, accessibile dalla pagina web del docente: http://www.distabif.unicampania.it/dipartimento/docenti?MATRICOLA=701329

L’insegnamento ha lo scopo di fornire allo studente conoscenze dettagliate sulla funzione del genoma e sulla regolazione epigenetica dello stesso. Si prefigge inoltre di portare lo studente a conoscenza delle tecniche e delle strategie utilizzate in epoca post- genomica, per lo studio della funzione delle sequenze geniche, delle loro interazioni e dei meccanismi che ne regolano l’espressione. Al termine del corso, lo studente sarà in grado di: - analizzare e discutere con padronanza argomenti di genomica; - proporre strategie di indagine per lo studio dei fenomeni genomici ed epigenetici.

Conoscenze di base di Genetica e Biologia Molecolare.

Il corso è articolato in lezioni frontali svolte dal docente e discussion in aula di articoli scientifici, svolte dagli studenti, atte a stimolare la capacità di inquadrare e approfondire problematiche scientifiche, a conseguire capacità comunicative e a stimolare autonomia di giudizio.

La verifica finale prevede un esame orale teso a verificare la conoscenza dei meccanismi genomici ed epigenomici e dei difetti associati a una deregolazione di questi. Verrà inoltre valutata la conoscenza delle metodologie utilizzate per gli studi -omici.
La valutazione finale, espressa in trentesimi, tiene conto della capacità di comprensione e apprendimento degli argomenti trattati, l'uso dei termini scientifici adeguati e la capacità di collegamento fra concetti diversi.

Il docente è disponibile per ricevimento studenti nei giorni indicati nella sua pagina web: http://www.distabif.unicampania.it/dipartimento/docenti?MATRICOLA=701329

1. Struttura degli acidi nucleici e dei cromosomi; struttura del gene; la trascrizione dell’RNA e l’espressione genica; RNA codificanti e non codificanti; il progetto Genoma Umano; la distribuzione dei geni nel genoma umano; l’eterocromatina e le dimensioni del DNA ripetitivo; famiglie geniche; duplicazione genica; DNA ripetitivo codificante; le isole CpG; banche dati genomiche e browser genetici.
2. Accessibilità e conformazione della cromatina; gli istoni e le altre proteine che legano il DNA; i promotori; regolazione tessuto-specifica: enhancers, silenziatori e isolatori; splicing alternativo; editing dell’RNA; miRNA e RNA circolari; la metilazione del DNA nei mammiferi; l’idrossimetilazione; modifiche e varianti istoniche; domini di associazione topologica (TADs).
3. Complessi regolatori principali: eraser, writers e readers epigenetici; crosstalk fra pathways epigenetici; metilazione del DNA nelle prime fasi dello sviluppo e nella gametogenesi; imprinting genomico; inattivazione del cromosoma X.
4. Disomia uniparentale. Alterazioni di crescita: i disordini dell’imprinting; difetti di imprinting genomico e riproduzione assistita; malattie della cromatina: sindrome di Rett e sindrome ICF; instabilità genomica e disregolazione epigenetica nel cancro; approcci terapeutici basati su farmaci “epigenetici”.
5. Colture cellulari; trasferimento di materiale genetico: metodi fisici e chimici, vettori virali; editing genomico basato sulla ricombinazione omologa; endonucleasi programmabili CRISPR/Cas9; tecnologie antisenso; animali transgenici.
6. Il progetto ENCODE; strategie -omiche per lo studio dell’epi-genoma: ChIP-seq, array di metilazione, RRBS e WGBS-seq; analisi dell’espressione genica: Q-PCR e microarrays di espressione; RNA-seq e analisi proteomiche; le analisi genomiche su singola cellula; concetti di: librerie, reads, data formats, controllo qualità, coverage; allineamento ad un genoma di riferimento; annotazione di geni e trascritti; chiamata di varianti; espressione differenziale.

Italian

The course will focus on the study of the fundamental aspects of the organization of the mammalian genome and gene expression. The molecular mechanisms underlying epigenetic phenomena will also be treated.
The pathological consequences of epimutations in humans will be explored. In addition, to study the function of the genome and to identify genetic and epigenetic defects, some technical approach will be also illustrated. The topics covered will be the following:
1. Basic principles of the structure and organization of the genome;
2. Regulation of gene expression;
3. Molecular basis of epigenetic regulation;
4. Epigenetics and human diseases;
5. Genetic manipulation strategies to study the function of the genome;
6. -Omic techniques and bioinformatic approaches for the study of genome and epigenome.

 Strachan T, Goodship J, Chinnery P. Genetica e Genomica nelle Scienze Mediche, I edition/2016. Zanichelli
 Paro R, Grossniklaus U, Santoro R, Wutz A. Introduction to epigenetics, I edition/2021. Springer-
Open Access at: https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-030-68670-3

Pdf copies of the slides shown in class are available on university sharepoint, accessible at the teacher's webpage: http://www.distabif.unicampania.it/dipartimento/docenti?MATRICOLA=701329

Aim of the course is to provide the student with detailed knowledge on the function of the genome and its epigenetic regulation. It also aims to make the student aware of the techniques and strategies used in the post-genomic era, for the study of the function of gene sequences, their interactions and the mechanisms that regulate their expression. At the end of the course, the student will be able to: - analyze and discuss genomics topics with mastery; - propose investigation strategies for the study of genomic and epigenetic phenomena.

Basic knowledge of Genetics and Molecular Biology.

The course is divided into lectures held by the teacher and seminars carried out by the students on relevant and recently published scientific articles, designed to stimulate the ability to understand and investigate scientific problems, to achieve communication skills and to stimulate independent considerations.

The final examination will include oral questions designed to assess the knowledge of genomic and epigenomic mechanisms and of the defects associated with their deregulation. Knowledge of the methodologies used for -omics studies will also be evaluated.
The final grade, expressed in thirtieths, will take into account the ability to understand and learn the covered topics, the use of appropriate scientific terms and the ability to link different concepts.

The teacher is available to receive students on the days indicated on her web page: http://www.distabif.unicampania.it/dipartimento/docenti?MATRICOLA=701329

1. Structure of nucleic acids and chromosomes; gene structure; transcription of RNA and gene expression; Coding and non-coding RNAs; the Human Genome project; the distribution of genes in the human genome; heterochromatin and the size of repetitive DNA; gene families; gene duplication; Repetitive coding DNA; the CpG islands; genomic databases and genetic browsers.
2. Accessibility and conformation of chromatin; histones and other DNA-binding proteins; the promoters; tissue-specific regulation: enhancers, silencers and insulators; alternative splicing; RNA editing; circular miRNA and RNA; DNA methylation in mammals; hydroxymethylation; histone modifications and variants; topological association domains (TADs).
3. Main regulatory complexes: erasers, writers and epigenetic readers; crosstalk between epigenetic pathways; DNA methylation in the early stages of development and gametogenesis; genomic imprinting; inactivation of the X chromosome.
4. Uniparental disomy. Growth alterations: imprinting disorders; defects in genomic imprinting and assisted reproduction; chromatin diseases: Rett syndrome and ICF syndrome; genomic instability and epigenetic dysregulation in cancer; therapeutic approaches based on "epigenetic" drugs.
5. Cell cultures; transfer of genetic material: physical and chemical methods, viral vectors; genomic editing based on homologous recombination; CRISPR / Cas9 programmable endonucleases; antisense technologies; transgenic animals.
6. The ENCODE project; -omics strategies for the study of the epigenome: ChIP-seq, methylation array, RRBS and WGBS-seq; gene expression analysis: Q-PCR and expression microarrays; RNA-seq and proteomic analysis; single cell genomic analyzes; concepts of: libraries, reads, data formats, quality control, coverage; alignment to a reference genome; annotation of genes and transcripts; calling of variants; differential expression.