L’ingegneria genetica

È l’alterazione volontariadel materiale genetico di un organismo.

L’ingegneria genetica ha avuto un rapido sviluppo con l’acquisizione della tecnologia del DNA ricombinante.

Gli enzimi di restrizione

Sono enzimi capacidi riconoscere specifiche sequenze (siti di restrizione) e di tagliare la molecola.

I tagli lasciano estremità piatte o coesive.

L’elettroforesi su gel

L’elettroforesi su gel è una tecnica utilizzata perseparare frammenti di DNA in funzione delle loro diverse dimensioni.

Le mappe di restrizione

Sono mappe sulle quali si indicano le posizioni relative di taglio di diversi enzimi.

Il clonaggio molecolare

I vettori:

• possiedono un’origine di replicazione

• portano geni per la resistenza ad antibiotici

• contengono diversi siti di restrizione unici

Il clonaggio molecolare

Nel clonaggio di un gene si opera sulle molecole con un «taglia e cuci».

L’ibridazione molecolare

Uno screening molecolare serve a identificare in una libreria genomica il batterio che

contiene un determinato gene.

Una sonda molecolare marcata si «appiccica» a ciò

che trova di complementare.

L’ibridazione molecolare

Con la tecnica dell’ibridazione in situ si può localizzare la posizione di un gene su un cromosoma.

La PCR

Gli ingredienti della PCR sono:

• un templato

• due primer

• una miscela di deossinucleotidi trifosfati (dNTP)

• una DNA-polimerasi termostabile

La PCR

Le tre tappe della PCR:

• denaturazione per separare le due eliche del DNA

• appaiamento dei primer con le sequenze complementari sul DNA templato

• estensione dei primer con i nucleotidi complementari al templato ad opera della polimerasi

Il sequenziamento del DNA

Nel sequenziamento ciclico oltre a DNA templato, un primer, i dNTP e una DNA-polimerasi si aggiunge una miscela di quattro deossinucleotidi trifosfati che

• hanno un gruppo ossidrile in meno (in posizione 3’)

• sono marcati con un colorante fluorescente

I progetti genoma

Gli scopi di un progetto genoma sono :

• identificare tutti i geni di una specie

• determinare l’intera sequenza di basi azotate

• creare una banca dati

• sviluppare sistemi di analisi dei dati

OGM

Per creare batteri OGM capaci di produrre proteine di altri organismi si utilizzano vettori di espressione, plasmidi nei quali i geni sono inseriti dopo promotori, letti dal batterio .

OGM

Si cercano di ottenere animali transgenici per:

• produrre farmaci

• avere organi da trapiantare

• disporre di modelli di studio

Le modificazioni più comuni che gli ingegneri genetici tentano di introdurre nelle piante transgeniche sono rivolte a migliorare i sistemi di coltivazione.

L’impronta del DNA

È una metodologia per l’identificazione personale che si basa sull’esistenza dei polimorfismi che possono essere:

• di singolo nucleotide (SNP = single nucleotide polymorphism)

• di ripetizione se vi è un numero variabile di sequenze ripetute

Diagnosi sul DNA

La tecnica Southern blot permette di identificare i polimorfismi di lunghezza dei frammenti di restrizione (RFLP, restriction fragment length polymorphism)

Geni e cancro

Gli oncogeni sono forme mutate di proto-oncogeni, che servono a produrre fattori di crescita, recettori di fattori di crescita, trasduttori del segnale, fattori di trascrizione o regolatori dell’apoptosi.

Gli oncosoppressori hanno prodotti coinvolti nel rallentare la crescita cellulare, nel riparare i danni del DNA o nel determinare l’apoptosi.

Geni omeotici

Scoperti grazie allo studio di alcuni mutanti di drosofila, determinano l’identità dei segmenti corporei.

Si trovano sullo stesso cromosoma, nella regione complesso HOM-C.

Geni omeotici

Tutti contengono la sequenza omeobox che corrisponde a un omeodominio nella proteina che lega il DNA.

I geni omeotici si trovano in molti animali, uomo compreso.

RNAi

Il meccanismo molecolare dell’RNAi coinvolge:

• un enzima RNasi (Dicer)

• piccole molecole di RNA a doppio filamento

• un complesso di proteine chiamato RISC (complesso di silenziamento indotto da RNA)

Orologi molecolari

L’analisi delle differenze tra sequenze di DNA delle specie è una misura del tempo passato dalla loro separazione, un orologio molecolare.

Orologi molecolari

Anche la paleoantropologia e l’archeologia si servono di indagini sulla sequenza della doppia elica.