Scheda Insegnamento: Tossicologia genetica A.A. 2017/2018
  • Corso di Laurea: BIOTECNOLOGIE PER L'AGRICOLTURA, L'AMBIENTE E LA SALUTE (LM-7)
  • Codice: 17404
  • Crediti: 6
  • Anno Off. Formativa: 2017/2018
  • Anno di Corso: 2
  • Erogazione: II semestre
  • Docente: PASQUALE MOSESSO

Programma

Lezioni frontali: 5 crediti equivalenti a 40 ore:

1) Introduzione alla Tossicologia Genetica
Origine e storia della Mutagenesi Ambientale. Struttura ed organizzazione del materiale genetico. Definizione e classificazione delle mutazioni: Mutazioni geniche: sostituzione di basi, inserzioni, delezioni; reversione e soppressione; effetto fenotipico delle mutazioni geniche. Test di fluttuazione e mutazione spontanea nei batteri. Mutazioni cromosomiche: strutturali (aberrazioni cromosomiche) e numeriche (aneuploidia, poliploidia).
2) Alterazioni spontanee del DNA
Errori di incorporazione di basi durante la replicazione (errato appaiamento, tautomerizzazione) e meccanismo “proof-reading” per la correzione degli errori. Deaminazione delle basi, perdita spontanea delle basi e danno ossidativo al DNA. Meccanismi molecolari di inserzione e delezione di basi.
3) Fattori ambientali che danneggiano il DNA
Mutageni fisici: Radiazioni elettromagnetiche ionizzanti (raggi X, raggi ?, radiazioni da betatroni e sincrotoni), radiazioni corpuscolate (particelle a, ß, neutroni, ioni pesanti ecc.). Radiazioni elettromagnetiche non-ionizzanti (UV-A, UV-B, UV-C); UV ed ozono. Campi elettromagnetici (microonde, HF, ELF ecc.). Azione diretta ed indiretta delle radiazioni ionizzanti sul DNA e meccanismo di induzione S-indipendente delle aberrazioni cromosomiche. Mutageni chimici: agenti chimici diretti ed indiretti (attivazione metabolica); agenti alchilanti; inquinanti atmosferici cittadini (scarichi delle automobili, ossidi di zolfo ed azoto, idrocarburi policiclici aromatici, formaldeide, asbesto); additivi e e contaminanti degli alimenti (aflatossine, nitrosammine, ammine eterocicliche, fenoli di origine vegetale, ecc.); agenti terapeutici (mitomicina-C, bleomicina, mostarde azotate, inibitori delle DNA-topoisomerasi I e II, citostatici); pesticidi. Meccanismo S-dipendente degli agenti mutageni chimici. Mutageni biologici: agenti patogeni microbici e virali; elementi trasponibili).

4) Sistemi di difesa e risposte cellulari al danno al DNA
Sistemi di difesa antiossidanti e non (superossido dismutasi , catalasi, perossidasi, a-tocoferolo, vitamina-C, carotenoidi, flavonoidi, polifenoli ecc.). Sistemi di detossificazione da xenobiotici: (Citocromo p-450, ossidasi a funzione mista, reazioni di coniugazione); Sistemi di riparazione del danno al DNA: fotoliasi, alchiltransferasi, “nucleotide excision repair” (NER), “base excision repair (BER), “mismatch repair” (MMR), “SOS” repair, riparazione ricombinazionale; riparazione delle rotture a doppio filamento (HR e NHEJR); riparazione delle rotture a singolo filamento (SSB); attivazione dei “checkpoints” cellulari in risposta al danno al DNA e ripristino delle condizioni selvatiche, induzione di mutazioni, apoptosi ed instabilità genomica.

5) Effetto fenotipico delle mutazioni somatiche e germinali
Mutazione e cancro (attivazione di protooncogeni e geni soppressori dei tumori); Mutazione ed invecchiamento cellulare; mutazioni e malattie genetiche (sindrome di Down, Klinefelter, Edwards, Xeroderma pigmentosum, Ataxia telangiectasia, sindrome di Bloom ecc.).

6) Strumenti di rilevamento dell’attività mutagena
Saggi di mutagenesi in vitro: Test di mutazione genica nei batteri (test di reversione in Salmonella typhimurium o test di Ames); Test di mutazione genica in cellule di mammifero (loci HPRT e TK); Test citogenetici in cellule di mammifero (aberrazioni cromosomiche, SCE, micronuclei). Saggi di mutagenesi in vivo: Test di mutazione cromosomica in cellule somatiche (analisi di cellule in metafase), test del micronucleo negli eritrociti di roditori. Test della cometa. Sintesi non programmata del DNA (UDS).

7) Biomonitoraggio di popolazioni umane
Valutazione dei biomarcatori di esposizione (determinazione dell’attività mutagena deiei metaboliti o nei prodotti di escrezione nel sangue, nelle urine o in altri tessuti; determinazione degli addotti alle proteine o al DNA; Valutazione dei biomarcatori di effetto: Cambiamenti citogenetici (aberrazioni cromosomiche, micronuclei, aneuploidia) nei linfociti di sangue periferico e/o nelle cellule della mucosa boccale; Valutazione dei biomarcatori di suscettibilità: Diversa capacità riparativa nei diversi individui; Polimorfismi di enzimi del metabolismo.

8) Valutazione e regolamentazione del rischio mutageno
Strategie di saggio e predizione degli effetti (somatici) cancerogeni e genetici in seguito ad esposizione ad agenti genotossici; Sicurezza alimentare e strategie per la valutazione del rischio; identificazione di valori di esposizione “soglia”; Aspetti legislativi.
9) Esercitazioni in laboratorio (obbligatorie):
(1 credito equivalente ad 8 ore)

Valutazione di composti di interesse (scelti dagli studenti) nei seguenti test di mutagenesi:
• Test di mutazione genica in S. typhimurium (test di Ames);
• Analisi delle aberrazioni cromosomiche e scambi tra cromatidi fratelli (SCE’s) in cellule di mammifero in vitro;
• Analisi del danno primario al DNA in linfociti umani valutato con il test della “Cometa”.

Testi consigliati

Testo consigliato:
L. Migliore “Mutagenesi Ambientale” : Zanichelli, Bologna, 2004;

Testi aggiuntivi (disponibili in biblioteca):

A.P. LI “Genetic Toxicology” CRC Press, 1990;
D.H. Phillips and S. Venitt “Environmental Mutagenesis” Bios Scientific Publisher Ltd., Oxford, UK.
R.H. Burdon “Genes and Environment” Taylor and Francis Eds. 1999.

Propedeuticità

'Non prevista'

Frequenza

Facoltativa

Metodologia didattica

Ore lezione: 48

Valutazione del profitto

Prova orale

Descrizione dei metodi di accertamento

Nella valutazione della prova l’attribuzione della votazione finale includerà il livello di conoscenza generale degli argomenti trattati sia teorici che sperimentali (esercitazioni di laboratorio), capacità di sintesi, collegamenti interdisciplinari e chiarezza espositiva. In particolare il candidato dovrà dimostrare di aver acquisito una concreta conoscenza della struttura del materiale genetico e delle sue modalità di modificazione (mutazioni), spontanee ed indotte; Comprensione delle conseguenze fenotipiche a livello di individuo e di popolazione; Comprensione dei principali test di mutagenesi ed acquisizione delle loro strategie di applicazione per l’identificazione di composti mutageni neosintetizzati e/o presenti nell’ambiente. La prova sarà sostenuta in forma orale.

Luogo lezioni

Ex Facoltà di Agraria
via San Camillo de Lellis snc
Viterbo

Orario lezioni

come da orario pubblicato sul sito

Comunicazioni

Martedì e Venerdì ore 10-12 (ufficio c/o "edificio vecchio" ex-Agraria). Per comunicazioni urgenti: GSM 3402780395; e-mail: mosesso@unitus.it