Evoluzione dei primati attraverso analisi genomica

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Studi di citogenetica comparativa tra le specie animali permettono una ricostruzione delle organizzazioni sinteniche cromosomiche nelle varie ramificazione evolutive. Forniscono altresì dati utili allo studio dell'evoluzione cromosomica anche relativa a microevoluzione o a fenomeni puntuali di interesse bio-medico, quali le evoluzioni neoplastiche.
Un primo obiettivo di questa ricerca è lo studio delle sintenie cromosomiche mediante la definizione dell'ordine dei marcatori, dei punti di rottura che intervengono nei riarrangiamenti cromosomici, dei centromeri e dei nuovi centromeri (evolutionary new centromeres -ENC) identificati in modelli animali (in questo caso nei primati non umani) con elevata plasticità cromosomica, al fine di verificare se le varie posizioni in cui sono localizzati i diversi eventi sono le stesse durante l'evoluzione del genoma e in alcune patologie dell’uomo che coinvolgono una modificazione genomica.
Al fine di studiare la storia evolutiva dei cromosomi umani e nei primati non umani, dei punti di rottura e degli ENC, è necessario analizzare il maggior numero possibile di specie caratterizzate da un alto tasso di riarrangiamenti genomici. Tra i primati non umani, i gibboni (Hylobatidae-Hominoidea), le scimmie del Nuovo Mondo (Platirrhinae) e del Vecchio Mondo (Catarrhinae) della famiglia delle Cercopithecinae, rappresentano dei buoni modelli nello studio della plasticità genomica in quanto presentano un cariotipo altamente riarrangiato se analizzato comparativamente con quello umano preso come riferimento.
La citogenetica molecolare mediante painting cromosomico permette di identificare le omologie cromosomiche, i riarrangiamenti intercromosomici e i punti di rottura nei cariotipi delle specie a confronto. La tecnica FISH (Fluorescence In Situ Hybridization) con sonde di DNA clonate in BACs (Bacterial Artificial Chromosomes) identifica i riarrangiamenti intracromosomici e i punti di rottura cromosomici con un livello di risoluzione elevato (100 kb), inferiore solo alla caratterizzazione mediante sequenziamento. Anche i neocentromeri e gli ENC, possono essere identificati in modo tradizionale mediante citogenetica molecolare. In particolare verranno ibridate sonde Painting e sonde BACs in Hylobates, Aotus, Saimiri, Callicebus e in varie specie di Cercopithecini.
I BAC rappresentano un valido, semplice strumento per testare l'ipotesi che i punti di rottura visti nell'evoluzione e nella clinica siano o meno in relazione fra di loro.Sonde BAC che definiscono i punti di rottura evolutivi sono successivamente ibridate a linee cellulari tumorali. La presenza, la frequenza e l'importanza dei neocentromeri nei tumori sono un argomento su cui vi è una quasi completa mancanza di informazione.
La ricerca sarà affiancata anche da una parte “in silico” in quanto tutti i riarrangiamenti e le associazioni sinteniche verranno verificate e confrontate con i dati di sequenze presenti in data base. Questo lavoro di “data mining” è risultato particolarmente utile e la letteratura recente riporta sia evidenze di convergenze di risultati, ma anche dati contrastanti.
I risultati attesi possono essere sintetizzati come di seguito.
1. Evoluzione cromosomica e centromerica sia mediante citogenetica molecolare che “in silico analysis”.
- Definizione dell'organizzazione dei blocchi di sintenia in Hylobates, Callicebus, Saimiri e Cercopithecus anche al fine di chiarire, in una prospettiva più ampia, i nodi cruciali nell'evoluzione del cariotipo delle scimmie del Nuovo e Vecchio Mondo, fornendo dati utili nelle interpretazioni filogenetiche dell'ordine dei primati.
- Definizione di una relazione, se esiste, tra i break del DNA e i neocentromeri che si originano nei frammenti acentrici.
- Definizione di una più completa e precisa ricostruzione dei genomi ancestrali e dei principali nodi evolutivi che hanno condotto a ciascun cromosoma umano, al fine di determinare con pre
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