Fisiopatologia Prof. Gerolama Condorelli Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare L. Califano e-mail: gecondor@unina.it.

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    01-May-2015

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  • Fisiopatologia Prof. Gerolama Condorelli Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare L. Califano e-mail: gecondor@unina.it
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  • Argomenti : 1.DNA, RNA, 2.Malattie genetiche 3.Danno cellulare, Necrosi e apoptosi 4.Caratteristiche e classificazione degli ormoni 5.Trasduzione del segnale 6.Il cancro 7.Il sistema immune 8.Laterosclerosi 9.Le cellule staminali
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  • Date di esami: 5 appelli Gennaio Febbraio Giugno Luglio Settembre
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  • Definizioni: Patologia: Lo studio (logos) della sofferenza (pathos). la disciplina che collega la scienza di base alla medicina clinica. Studio delle modificazioni funzionali alla base delle malattie.
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  • Patologia generale: Studia le cause (eziologia) ed i meccanismi (patogenesi) che danno origine alle manifestazioni cliniche. Fisiopatologia: (Patologia sistemica) studia le alterazioni della funzione degli organi specializzati. Anatomia patologica: studia le alterazioni morfologiche e biochimiche di cellule, tessuti ed organiDefinizioni:
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  • Diversi livelli di organizzazione: Cellule- tessuto- organo- apparato-Organismo
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  • E possibile individuare pi di 200 tipi cellulari distinti
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  • Tutte le cellule hanno lo stesso patrimonio genetico che risiede nel DNA
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  • Il DNA la molecola della vita
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  • Il DNA o acido deossiribonucleico contenuto nel nucleo della cellula. Il DNA associato a proteine Costituisce i cromosomi. Il DNA si duplica in maniera fedele e viene trasmesso alle cellule figlie nelle divisioni cellulari DOVE SI TROVA IL PROGRAMMA CHE CONTROLLA LE FUNZIONI DEI VIVENTI ? Nel DNA ! DOVE SI TROVA IL DNA ?
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  • I batteri Sono cellule procariotiche, prive di nucleo Negli organismi euacariotici il DNA contenuto nel nucleo
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  • Il lievito del pane e della birra Organismo eucariote unicellulare
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  • Il DNA composto da monomeri chiamati nucleotidi. Ogni nucleotide composto da uno zucchero a 5 atomi di carbonio al quale sono legati le basi azotate ed un gruppo fosfato
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  • Lo zucchero che compone DNA il desossiribosio Lo zucchero che compone RNA il ribosioAdeninaCitosinaGuaninaTimina GuaninaCitosina UracileAdenina Le basi azotate sono in grado di formare legami idrogeno e di associarsi tra loro in modo reversibile DNA RNA
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  • La molecola di DNA a doppio filamento: forma una struttura a spirale definita doppia elica La Guanina si accoppia con la Citosina LAdenina si accoppia con la Timina Le basi azotate si appaiano nella doppia elica
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  • 1954: Watson e Crick descrivono la doppia elica Rosalind Franklin Non ha avuto il premio Nobel ma i suoi studi sono stati molto importanti
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  • Nel nucleo di ciascuna cellula il DNA compresso in strutture definite cromosomi
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  • I cromosomi sono costituiti da una regione centrale detta centromero che divide il cromosoma in due sezioni dette braccia. Braccio corto, p Braccio lungo, q Cromosomi
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  • Un cromosoma umano medio contiene un doppio filamento di DNA lungo 8 centimetri! Le cellule utilizzano meccanismi molto sofisticati per riuscire a comprimere tutto il loro DNA nell'esiguo spazio del volume nucleare
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  • Ogni cromosoma costituito da DNA strettamente avvolto a proteine definite ISTONI che fungono da supporto alla struttura del DNA
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  • Ognuno di noi possiede 46 cromosomi: 22 coppie di autosomi e 2 cromosomi sessuali
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  • Un cromosoma deriva dalla madre ed uno dal padre Quindi, ogni persona ha due copie di ciascun gene: una derivante dal padre, ed uno dalla madre
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  • cellule in INTERFASE (fase tra una divisione e laltra) Trattamento delle cellule con una sostanza fluorescente che viene incorporata specificamente nei cromosomi (cellula in divisione !) Cromosomi di cellule umane Divisione cellulare Una cellula si sta dividendo I cromosomi si separano
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  • Cosa un gene? Unit funzionale dellereditariet. Sono costituiti da DNA e contengono le informazioni per formare molecole chiamate proteine
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  • Le caratteristiche ereditarie sono sotto il controllo di tratti di DNA chiamati GENI Ogni gene codifica per una proteina
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  • Linsieme dei geni di un organismo definita GENOTIPO Le caratteristiche visibili di un organismo, determinate dal genotipo in associazione con lambiente, sono chiamate FENOTIPO
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  • Stesso genotipo.. Diverso fenotipo..
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  • I geni delluomo sono molto simili con quelli di altre specie Lunicit di una specie non imputabile ai geni di per s, ma a come gli stessi geni sono regolati e organizzati nel genoma
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  • Alcuni geni si sono conservati durantelevoluzione. Sequenza simile tra uomo e altre specie. Il 74% dei geni noti nelluomo ha un corrispondente omologo in C.Elengans. Questo pu essere utilizzato per lo studio della funzione dei geni nelluomo. I geni sono conservati nellevoluzione
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  • Linformazione genetica contenuta nel DNA viene trasferita nellRNA messaggero (mRNA) mediante un processo definito trascrizione che avviene nel nucleo
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  • RNA: acido ribonucleico GuaninaCitosina UracileAdenina La molecola di RNA a singolo filamento
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  • Trascrizione: come le cellule copiano il DNA di un gene in un trascritto a RNA
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  • Un filamento di DNA funge da filamento stampo per produrre lRNA messaggero
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  • LRNAm contiene linformazione per formare le proteine: Processo definito TRADUZIONE
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  • Non tutta linformazione contenuta nel DNA si tramuta in gene Sequenza coding (codificante) = quella che d luogo a proteina= ESONE Sequenza NON coding (non codificante)= Funzione strutturale, regolatoria? INTRONE
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  • Il gene costituito da: Regioni codificanti ESONI Regioni NON codificanti: INTRONI NellmRNA maturo, gli introni sono eliminati
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  • Regioni non codificanti aumentano nella scala evolutiva
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  • Processo di rimozione degli introni dagli esoni nella molecola di mRNA matura che deve tradursi in proteina SPLICING dellRNA
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  • Lo splicing dellRNA rimuove gli introni e congiunge esoni adiacenti
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  • La traduzione avviene nella cellula in strutture chiamate ribosomi
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  • Come linformazione contenuta nel DNA e quindi nellmRNA utilizzata per la produzione delle proteine?
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  • AGTCAGTC
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  • tre basi nucleotitiche del DNA/mRNA che corrispondono ad uno specifico aminoacido Codone:
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  • 4 3 64 possibili combinazioni Solo 20 amino acidi Codice genetico
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  • Codice genetico: 61 codoni rappresentano i 20 aminoacidi, mentre 3 codoni indicano uno stop Codice genetico degenerato
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  • Come una particolare sequenza di nucleotidi specifica per un particolare aminoacido?
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  • Grazie alla funzione svolta dalla molecola di RNBA chiamato RNA transfer (RNAt)
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  • Vi sono tanti tRNA per ciascun aminoacido e per ciascuna tripletta di nucleotidi dellmRNA (codoni) Laminoacido attaccato allappropriato tRNA grazie ad un enzima attivante specifico per quellaminoacido e per quel codone
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  • tRNA Ogni tRNA ha una sequenza di 3 nucleotidi, l anticodone, che pu legare la sequenza complementare dellRNAm Anticodone: CGC Codone: GCG
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  • Fasi della traduzione 1- legame del ribosoma allRNAm 2- riconoscimento del segnale di inizio AUG 3- legame del tRNA ai ribosomi (il primo aminoacido sempre una metionina) 4- Allungamento della catena polipeptidica. Legame covalente tra gli aminoacidi 5- termine della traduzione quando si incontra uno STOP codon.
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  • Gli aminoacidi formano le proteine
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  • Gli aminoacidi che costituiscono le proteine
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  • Le proteine si organizzano in conformazioni complesse per svolgere diverse funzioni Struttura primaria Struttura secondaria Struttura terziaria
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  • Le cellule dei vari tessuti hanno lo stesso contenuto di DNA, ma hanno una FUNZIONE diversa E lespressione dei geni e quindi delle proteine che cambia
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  • Lespressione genetica cambia anche durante la trasformazione cellulare
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  • La specificit tissutale determinata in parte dal profilo dei fattori di trascrizione presenti in un tipo cellulare
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  • Un gene pu essere acceso o spento nella cellula grazie alla regolazione della trascrizione genica La regolazione genica un processo importante per il differenziamento e lo sviluppo dei tessuti. Le regioni regolatrici dei geni sono definite: regioni promotori enhancer Regolano qualitativamente e quantitativamente la funzione dei geni
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  • Si conosce la sequenza del DNA della cellula?
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  • Human genome project
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  • Progetto genoma umano
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  • Si sono potuti leggere i 3 miliardi e 500 milioni di lettere che compongono il nostro DNA. Solo il 5% del DNA codifica per geni che dirigono la sintesi di RNA e proteine. Studi di genomica
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  • Conoscenza della funzione dei circa 30.000 geni contenuti nel nostro DNA Utilizzo della bioinformatica Studi di genomica funzionale
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  • Analisi dellespressione genica Analisi dei dati Normalizzazione e combinazione dati Canale 1Canale 2Canali 1+2 Ibridazione del target marcato con il vetrino Scansione del vetrino Estrazione dellRNA Retrotrascrizione dellRNA in presenza di un fluoroforo
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  • Disporre di un microarray o chip, contenente DNA a singolo filamento, che rappresenta migliaia di geni, ognuno disposto in uno specifico spot. Ogni spot comprende migliaia di copie di filamenti di DNA.
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  • Microarray Analisi comparativa simultanea di migliaia di geni in tipi cellulari diversi
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  • Consiste di un vetrino su cui sono depositati migliaia di sonde di DNA complementari a sequenze geniche in un punto ben preciso del supporto (Griglia) Microarray chip
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  • Paragonare due tipi cellulari Es: cellula normale vs cellula neoplastica Cellula trattata con un composto VS cellula non trattata
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  • Il chip viene poi messo a contatto con il chip molecole di DNA o di mRNA legate ad un marcatore fluorescente Esempio: Verde il cDNA delle cellule Normali Rosso quello delle cellule tumorali
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  • Il legame si ottiene quando il cDNA del campione trova la sequenza di basi complementari sul chip. Tale legame significa che il gene presente nel chip era attivo o "espresso" nel campione.
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  • Mettere il chip in uno scanner. Il computer calcola il rapporto di marcature rosso/verde di ogni spot (per quantificare ogni variazione di attivit genica indotta dal composto) e generare la lettura
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  • Osservare se esiste una modulazione a carico di geni possibilmente coinvolti in un quadro noto di patologia
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  • Terapia genica Sostituire il gene malato con uno sano
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  • La prima terapia genica umana per la sindrome SCID da deficienza di adenosina deaminasi (ADA )
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  • La manipolazione del DNA Ingegneria genetica
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  • Le applicazioni dellingegneria genetica Il topo a destra porta il gene che codifica lormone della crescita del ratto Piante di soia resistenti allerbicida glifosato.

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