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La genetica molecolare, le tecnologie del DNA ricombinante e la genomica: introduzione generale e applicazioni in campo biomedico.

La genetica dei microorganismi. Il batterio Escherichia coli: condizioni di crescita, terreni di coltura, mutanti batterici e criteri per la selezione. Elementi extracromosomici: episomi e plasmidi. Trasformazione batterica e stato di competenza. Coniugazione batterica; coniugazione interrotta e mappaggio genico in E. coli. I batteriofagi; trasduzione generalizzata e specializzata.

Gli enzimi di restrizione ed il clonaggio genico in Escherichia coli.
Vettori plasmidici e fagici per il clonaggio in batteri. Analisi elettroforetica del DNA su gel di agarosio e di poliacrilamide. Generazione di librerie genomiche e di cDNA.

Ibridazione degli acidi nucleici. Preparazione di sonde marcate con molecole radioattive o fluorescenti. Southern blot, ibridazione su colonie batteriche, ibridazione con oligonucleotidi allele-specifici (ASO). Esempi di applicazione del Southern blot e della ASO per lo studio di mutazioni in malattie genetiche. Ibridazione fluorescente in situ (FISH) su cromosomi metafasici umani per lo studio della localizzazione genica.

Il sequenziamento del DNA.
Sequenziamento con il metodo enzimatico (Sanger). Nuove metodiche di sequenziamento del DNA su larga scala (Next Generation Sequencing).

La polimerase chain reaction (PCR): descrizione ed applicazioni in campo biomedico.

Studio dell'espressione genica a livello di RNA: Northern blot, RT-PCR ed ibridazione in situ dell'RNA. Introduzione all'utilizzo dei microarray di DNA per lo studio dei profili di espressione genica. Espressione di proteine ricombinanti in Escherichia coli ed in cellule eucariotiche. Espressione di proteine ricombinanti con tag e strategie di purificazione. Studi di localizzazione cellulare di proteine eterologhe espresse in cellule eucariotiche.

Il genoma umano. Storia e organizzazione del Progetto Genoma Umano. Mappe fisiche e genetiche. Sequenziamento gerarchico e sequenziamento "shotgun".  Mappe fisiche e genetiche. EST: Expressed Sequence Tag. Organizzazione del genoma umano. Organizzazione e distribuzione dei geni umani. Famiglie multigeniche. Sequenze ripetute di DNA ed elementi trasponibili. Il genoma mitocondriale.

Introduzione alla bioinformatica.
L'importanza della bioinformatica nella genetica e nella genomica. Ricerche bibliografiche. Le banche dati di malattie genetiche e di mutazioni. Banche dati pubbliche di sequenze di DNA e proteine. I genome browser come strumenti per l'esplorazione e l'analisi di sequenze genomiche. La banca dati di geni Entrez Gene.
Organismi modello in genetica e genomica
Introduzione all'utilizzo di organismi modello in genetica e genomica. Caratteristiche salienti di alcuni organismi modello tra cui: S. cerevisiae, A. thaliana, C. elegans, D. melanogaster, D. rerio, M. musculus, e i primati.
Il topo come modello animale per lo studio delle malattie genetiche umane
Mutanti spontanei di topo. Mutagenesi come strumento per la creazione di nuovi modelli murini di malattie umane. Generazione di topi transgenici e topi knock-out. Esempi di modelli murini di malattie genetiche umane.