Appunti di Biologia Applicata - PDF

6.1 BIOLOGIA APPLICATA 26/10/2023 IL GENOMA UMANO Quando si parla del genoma umano si intende l’intero set del DNA all’interno di una cellula. Negli umani il genoma consiste in 23 coppie di cromosomi (46 in totale), di cui 22 sono coppie d...

6.1 BIOLOGIA APPLICATA 26/10/2023 IL GENOMA UMANO Quando si parla del genoma umano si intende l’intero set del DNA all’interno di una cellula. Negli umani il genoma consiste in 23 coppie di cromosomi (46 in totale), di cui 22 sono coppie di autosomi, e una è composta da cromosomi sessuali. Tutte queste informazioni sono localizzate nel nucleo della cellula. Oltre al genoma nucleare le nostre cellule presentano anche un piccolo genoma mitocondriale,composto da 1 cromosoma da 16569 basi. Dna Mitocondriale I cromosomi possono essere ordinati in ordine decrescente di grandezza: il cromosoma numero 1 è il più grande e contiene 248 milioni di paia di basi, mentre il cromosoma 22 è il più piccolo (50 milioni di paia di basi). Il completo genoma aploide, consistente di 23 cromosomi, contiene 3,08 miliardi di paia basi. Invece, considerando il genoma diploide completo, si può notare la differenza di lunghezza tra quello maschile e quello femminile: il cromosoma X contiene 100 milioni di paia di basi in più rispetto al cromosoma Y. Questo si traduce nel fatto che il genoma completo maschile contiene meno paia di basi rispetto a quello femminile. Infatti, il genoma di un individuo maschile contiene circa 6,27 miliardi di paia di basi, mentre quello femminile 6,37 miliardi. Il cromosoma visto da vicino Per capire meglio come queste basi siano suddivise, è necessario osservare da vicino una piccola parte del cromosoma. SBOBINATORE: CLEMENTI GIULIO REVISORE: FASSA LORENZO 6.1 BIOLOGIA APPLICATA 26/10/2023 Nell’1% di questo, si trovano in media quattro geni. Se si va poi ad analizzare ulteriormente questa porzione, diventano evidenti le parti che lo compongono: esoni (sequenze codificanti) introni sequenze responsabili dell’espressione genica: tutte le cellule contengono infatti le stesse informazioni. Ogni cellula però, proprio grazie a queste sequenze, esprimono alcuni geni piuttosto che altri, causando le differenze tra i vari tessuti. Struttura dei Geni INTERPRETAZIONE DEL GENOMA Il genoma umano è stato letto completamente, quindi adesso la sfida della ricerca è riuscire a trovare il modo di usare queste informazioni interpretando il genoma. Ogni essere umano ha un unico codice genetico e presenta quindi gli stessi geni (e la stessa quantità di DNA) in tutte le cellule che compongono il suo organismo. Il DNA umano è altamente ripetitivo; infatti, circa il 50% delle basi sono sequenze ripetute e si possono quindi trovare uguali migliaia di volte. Tra queste ci sono: Long interspersed elements (LINE) Sequenza di 6-8kb ripetuta 600 mila volte Short interspersed elements (SINE) Sequenza corta di 100-300bpm ripetuta 1.2 milioni di volte Questi lunghi tratti del nostro DNA venivano a lungo considerati DNA spazzatura, junk DNA. Inoltre, abbiamo altre parti non codificanti, tra le quali gli introni. Questi fanno parte dei geni ma, tramite lo splicing, vengono rimossi. Oggi si sa che anche questi tratti sono essenziali per la sopravvivenza, in quanto hanno ruoli importanti nella regolazione genica. Così gli esseri umani hanno molte più sequenze regolatrici che codificanti. Infatti, solo il 1,5% del genoma è codificante (contiene le informazioni per amminoacidi e proteine) mentre il restante 98,5% serve a regolare l’espressione genica. SBOBINATORE: CLEMENTI GIULIO REVISORE: FASSA LORENZO 6.1 BIOLOGIA APPLICATA 26/10/2023 Anche per test genetici queste regioni sono utili. Infatti, possono essere usate nei test di paternità, per stabilire se ci sia una parentela. Il primo genoma venne pubblicato nel 2001, però era formato usando parti dei genomi di diversi individui. I primi genomi appartenenti a singoli individui che vennero sequenziati erano quelli di J. Craig Venter, e James D. Watson. Solo a questo punto si è potuto riconoscere quali siano le differenze tra genomi di individui della stessa specie, ma diversi. Queste variazioni sono suddivise in diversi gruppi, tra quali: -variazione di una singola base (SNV) 3-4 millioni di differenze -piccola perdita o aggiunzione di basi (indel) 0.4-0.5 millioni di differenze -SINE/LINE elements (vedi in alto) 2000 differenze Sommando tutto, due umani hanno una decina di milioni di basi di differenza. Medicina personalizzata Proprio queste differenze sono importanti per il futuro della medicina. Conoscendo le differenze genetiche tra diversi esseri umani con patologie simili, e capendo come esse influenzano per esempio le risposte a farmaci, si potrà curare i pazienti in modo più efficacie. Anche il costo del sequenziamento e calato dal 2001. Il primo genoma analizzato ha avuto costi di 100 milioni di euro, oggi i costi sono sotto i mille euro. Sequenziamento del Dna SBOBINATORE: CLEMENTI GIULIO REVISORE: FASSA LORENZO