ECTS - University of Pisa
Lo studente che completa con successo il corso sarà in grado di dimostrare una solida conoscenza della struttura, funzione ed evoluzione del genoma degli organismi vegetali. Conoscerà i metodi di analisi del trascrittoma mediante tecnologie di sequenziamento "high throughput". Inoltre saprà utilizzare software per l’analisi di sequenze genomiche e del trascrittoma. Nella seconda parte del corso, lo studente apprenderà, anche attraverso l’analisi di casi studio, i principi della nutrigenomica e come differenti alimenti possono alterare l'espressione genica globale nell’uomo e portare effetti benefici sulla salute.
The student who successfully completes the course will be able to demonstrate a solid knowledge of structural and functional genomics, in relation to the structure, content, function, and evolution of the genome and to analyse the transcriptome, by means of high-throughput sequencing technologies. Moreover the student will be able to use software for the analysis of genomic sequences. In the second half of the course, the student will gain knowledge of basics principles of nutrigenomics, i.e., how different food can alter gene expression in humans.
Per verificare le conoscenze acquisite saranno svolti incontri priodici tra il docente e gli studenti.
Gli incontri ad inizio corso serviranno anche per colmare eventuali lacune di conoscenze di base di genetica o di biologia molecolare. Nello specifico: concetto di gene e di variabilità genetica. Mitosi e meiosi, ricombinazione genica. Clonaggio genico, reazione a catena della DNA polimerasi. Utilizzo di software di allineamento di sequenze per analisi bioinformatiche di base (BLAST, CLUSTALW).
For the assessment of knowledge meetings will be carried out between the teacher and the students. At the beginning of the course meetings will also serve to fill any gaps about basic knowledge of genetics or molecular biology. In particular: the concept of gene and genetic variability. Mitosis and meiosis, gene recombination. Molecular cloning, DNA polymerase chain reaction. Use of sequences alignment software for basic bioinformatics analysis (BLAST, CLUSTALW).
Al termine del corso lo studente avrà acquisito non solo competenze e conoscenze adeguate al superamento dell'esame, ma anche la capacità di analizzare la struttura del genoma di un organismo vegetale e il suo trascrittoma mediante tecnologie di sequenziamento di seconda generazione. Inoltre lo studente avrà acquisito la capacità di analizzare dei casi studio di nutrigenomica e di impostare una comunicazione orale per esporre il contenuto di articoli scientifici di nutrigenomica.
Per l'accertamento delle capacità acquisite verranno effettuate esercitazioni durante le quali lo studente dovrà dimostrare di:
During the course exercises are carried out during which the student must demonstrate to:
Alla fine del corso lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità alle problematiche riguardanti la genomica vegetale e la nutrigenomica. In particolare potrà
At the end of the course the student will acquire and / or develop sensitivity to genomics and nutrigenomics issues. In particular:
La verifica dei comportamenti sarà effettuata attraverso periodiche valutazioni dell'apprendimento mediante discussioni in classe, ma anche
Verification will be carried out:
Per affrontare l'insegnamento di Genomica, trascrittomica e Fondamenti di nutrigenomica sono necessarie le conoscenze iniziali di: genetica e biologia molecolare. Nello specifico:
To approach to the course Genomics, Transcriptomics and Principles of Nutrigenomics genetics and molecular biology knowledge are needed. In particular:
Introduzione al corso; che cosa è la genomica, di cosa si occupa, obiettivi della genomica; mappe genetiche, mappe fisiche, confronto tra mappe fisiche e genetiche. Perché sequenziare un genoma, i genomi sequenziati. Il caso del genoma di vite e l’origine paleoesaploide delle dicotiledoni.
Struttura e organizzazione del genoma eucariotico, tipi di classificazione: funzionale, per ridondanza e per localizzazione nel genoma; geni strutturali, seq ripetute in tandem, seq ripetute disperse. Elementi trasponibili (TE), effetti fenotipici dei TE.
Sequenziamento Sanger, ferogrammi e qualità delle sequenze. Software per lo studio e l’annotazione di sequenze nucleotidiche
ESERCITAZIONE di bioinformatica: annotazione di sequenze BAC e utilizzo di strumenti bioinformatici.
Strategie seguite per il sequenziamento dei genomi. Problemi legati all’assemblaggio delle sequenze ripetute.
Tecnologie di sequenziamento di seconda generazione, confronto con metodica Sanger, pyrosequencing, Illumina. Utilizzo della metodica Illumina per lo studio del genoma e del trascrittoma (RNA-seq). Tecniche di sequenziamento di terza generazione.
Lezione di riepilogo della parte di genomica - un caso di studio: la componente ripetitiva del genoma di girasole
Introduzione alla nutrigenomica, definizione e obiettivi della nutrigenomica.
Esempi di malattie legate alla dieta e importanza degli studi di nutrigenomica. I nutrienti come molecole segnale. Meccanismi di percezione dei nutrienti.
Metabolismo dei lipidi. Esempi di analisi nutrigenomiche sull'effetto dei lipidi nella dieta nell'uomo.
I polifenoli. Analisi trascrittomiche sull'effetto dei polifenoli nella dieta dell'uomo
La restrizione calorica e le molecole che mimano gli effetti della restrizione calorica.
Come si legge criticamente un articolo di nutrigenomica e come si imposta una presentazione.
Seminari degli studenti:
Introduction to the course; what is genomics, what does it involve, genomics goals; genetic maps, physical maps, comparing physical and genetic maps. Why sequence a genome, sequenced genomes. The case of the genome of grape and paleoesaploide origin of dicotyledonous.
Structure and organization of the eukaryotic genome, types of classification: functional, for redundancy and genome arrangement; structural genes, tandem repeats, dispersed repeats. Transposable elements (TE), phenotypic effects of TE.
Sanger sequencing, ferograms and quality of the sequences. Software for studing and annotation of nucleotide sequences.
Bioinformatics exercise: using bioinformatic tools for BAC sequence annotation.
Strategies followed for genome sequencing. Problems related to the assembly of the repeated sequences.
Second-generation sequencing technologies, comparations among Sanger, pyrosequencing, Illumina methods. Studing genome and transcriptome(RNA-Seq) by using Illumina method. Third-generation sequencing techniques.
Summary lesson about genomics - a case study: the repetitive component of the sunflower genome.
Introduction to nutrigenomics, the definition and objectives of nutrigenomics.
Examples of diseases related to diet and importance of nutrigenomics studies. The nutrients as signal molecules. Mechanisms of nutrient perception.
Lipid metabolism. Analysis examples nutrigenomiche on the effect of lipids in human diet.
Polyphenols. transcriptomic analysis on the effect of the polyphenols in the human diet.
Caloric restriction and molecules that mimic the effects of caloric restriction.
How to read an article concerning nutrigenomics critically, and how to set up a presentation.
Student seminars:
Testi consigliati:
Genomi 3 di Terence A. Brown (Edises, 2008) o altri testi di genetica molecolare.
Materiale fornito dal docente e caricato su E-learning
Genomi 3 di Terence A. Brown (Edises, 2008) or other molecular genetic books
Handouts distributed by the teachers and uploaded on E-learning
Gli studenti non frequentanti possono seguire lo svolgimento delle lezioni utilizzando il materiale didattico messo a disposizione dal docente prima dell'inizio del corso sul sito E-learning del CdS e seguendo il registro delle lezioni del docente. L’esercitazione di bioinformatica e l’esposizione orale di un articolo scientifico sono obbligatorie.
Non-attending students can follow the lessons using the learning materials uploaded by the teacher at the E-learning site of DAFE and following the register of classroom lectures. The bioinformatic exercises and the presentation of a scientific article about nutragenomics are mandatory.
L'esame è orale.
The examination consists of an oral test.
