GENOMICA
Biologia molecolare-> modalità per spiegare a livello molecolare come si genera la complessità a partire dal
nostro genoma. Nonostante la stupefacente varietà dei fenotipi tutte le forme di vita condividono la stessa
unità funzionale elementare attraverso dogma centrale (DNA-RNA-proteina) [tutti gli organismi viventi
sono formati da cellule e dai loro prodotti, nuove cellule sono generate da cellule pre-esistenti che si
dividono, sono le unità fondamentali della vita]-> gli organismi si riproducono trasmettendo l’informazione
genetica alla loro progenie, il genoma contiene tutta l’informazione necessaria al suo mantenimento.
L’unità di base del nostro genoma è il gene-> regione genomica la cui trascrizione è regolata da uno o più
elementi promotori prossimali o distali che contiene informazioni sulla sintesi di proteine o RNA non
codificanti (non esiste definizione universale)
Il genoma è stato sequenziato molte volte genoma contiene 20-25 geni codificanti proteine; l’analisi del
genoma ci ha fornito un mezzo più semplice, più diretto per determinare relazioni evolutive tra
microrganismi [la sequenza completa del DNA di un organismo definisce la specie con alta precisione e con
un dettaglio esauriente] genomica comparativa: studio delle relazioni di specie diverse, si vanno ad
identificare sequenze analoghe o simili in genomi diversi (sequenze simili= funzioni simili) (-> vengono
allineate sequenze) {albero filogenetico-> ogni foglia corrisponde ad un organismo, più le specie sono simili
più sono vicine; vengono fatte dal punto di vista morfologico o a seconda di un gene target/ albero della
vita suddiviso in: eucarioti, batteri e archeobatteri}. Non c’è una correlazione tra le dimensioni del genoma
e il numero dei cromosomi o tra questo e la complessità dell’organismo, per alcune classi di organismi lo
spettro di variabilità di dimensioni del genoma è molto ampio prevalentemente per la presenza di DNA non
codificante; il numero complessivo di unità di geni che compongono un certo genoma non necessariamente
riflette la complessità dell’organismo {organismi diversi presentano numero di geni simili}, la complessità è
dalla comparsa di nuovi geni con nuove funzioni (durante evoluzione)-> circa il 21% sono condivisi con
organismi inferiori (anche monocellulari); il 32% sono condivisi con tutti gli altri organismi pluricellulari. Il
nostro genoma è composto da: -esoni-> 1% (sequenze di DNA che codificano proteina), -introni-> 24% (non
codificanti), -il resto è formato da DNA non codificante (DNA spazzatura): ∙trasposoni-> 45% (sequenze
incollate da retrotrasposizione), ∙DNA ripetitivo-> 8% (ripetizioni semplici, duplicazioni di intere sequenze
di DNA), ∙altro DNA intergenico-> 22% (spazia un gene dall’altro) [maggioranza del nostro genoma non è
codificante]; man mano che si va avanti nella complessità dell’organismo aumenta la parte non codificante.
Il nostro genoma contiene famiglie di geni molto spesso omologhe tra di loro-> il numero di geni per ogni
singola famiglia genica aumenta all’aumentare della complessità degli organismi, organismi più complessi
hanno un maggior numero di geni per famiglia {es. famiglia genica della globina-> i geni per l’α-globina e
per la β-globina sono raggruppati e localizzati su cromosomi diversi, i geni di ciascun gruppo sono separati
da sequenze spaziatrici non codificanti, sono presenti anche pseudogeni globina risultato di copiatura e
successiva evoluzione (evoluzione catena β seguita da replicazione)} [nell’evoluzione della vita sulla terra i
geni di famiglie multi-geniche sono derivate per duplicazione genica e divergenza da un precursore
ancestrale]; due geni omologhi possono essere: -paraloghi-> geni omologhi all’interno dello stesso
organismo; -ortologhi-> geni omologhi di organismi differenti, si considera la percentuale di analogia delle
sequenze nucleotidiche (pari o superiore all’80%).
[duplicazione dei geni genera diversività-> le regioni codificanti i geni duplicati subiscono nuove mutazioni
generando nuove funzioni (mutazioni in fattori di trascrizione), i geni duplicati acquisiscono nuove
sequenze regolatrici di DNA permettendo alle diverse copie duplicate di un gene di essere
differenzialmente espresso all’interno dell’organismo durante lo sviluppo.
Il DNA è compattato e chiuso in strutture tridimensionali complesse (cromatina)-> insieme di DNA e
proteine, con funzione strutturale (-> permette compattazione nel nucleo) e una funzione di regolazione
genica {-> i geni normalmente sono spenti, a seconda della situazione vengono accesi-> sul tratto del DNA
in cui si trova il gene la cromatina condensata viene localmente decondensata a formare una struttura che
può essere letta da una serie di proteine esterne; meccanismo altamente controllato dai fattori di
trascrizione che presentano un dominio che permette di riconoscere localmente alcuni tratti del DNA e di
