GENETICA MEDICA

Prof sandra d’alfonso.Pass dir: mendel2016

2 tipi di esercitazioni: -in aula problemi di tipo didattico(situazioni reali) durante le lezioni(lo dice la lezione precedenti).-Esercitazioni al pc: si faranno alla fine del corso,dividendoci in 2 gruppi. Sarà argomento d’esame: una domanda è riferita proprio a uno degli argomenti svolti nell’aula pc. Tratteremo 2/3 malattie. I 2 gruppi faranno malattie diverse,mavanno approfondite tutte comunque.Ci chiederà di stilare una piccola relazione da consegnarle: se è stata svolta in maniera corretta,ci può dare una valutazione di max 1 punto che si somma al punteggio dell’esame vero.

ESAME:ci saranno sia domande aperte che domande a scelta multipla(oltre alla crocetta vuole anche un commento).Ci saranno problemi di genetica medica quotidiana(somiglieranno come impostazione ai problemi affrontati durante le esercitazioni).L’esame dura 2 ore/2 ora e mezza.Le risposte implicano la spiegazione del ragionamento,poche righe.

Primo appello: 1 luglio ore 9.30 aula 107 salesiani.No salto d’appello.

TESTI:non ha un libro di preferenza.Sono tutti libri validi. Ci sono gli argomenti che tratta.-Il + acquistato è neri genuardi,genetica umana e medicapiace xk ha una parte estesa di approfondimento delle varie malattie genetiche strutturato per organi ed apparati.-korf:-dellapiccola: libro piccolo riassuntivo.-porfirio b: eserciziario. Ma bastano quelli fatti a lezione.

ARGOMENTI PROPEDEUTICIArgomenti a cui farà spesso riferimento: riprenderà i concetti principali,non i dettagli.-organizzazione del genoma umano-flusso dell’informazione genetica-divisioni cellulari: mitosi e meiosi

PROPOSTE ADE: -in lab si usano tecniche di base per lo studio di una malattia genetica, e poi interpretazione dei risultati che abbiamo prodotto.-argomento proposto da lei o noi.

INIZIO DEL CORSO DI GENETICALe variazioni genetiche si chiamano anche caratteri ereditari.Questi caratteri contraddistinguono un individuo da un altro; molti di qst caratteri sono det da fattori genetici, fanno parte della variabilità individuale; es colore di occhi e capelli ecc.Alcuni di questi caratteri pox essere ereditari e quindi genetici: es la calvizia trasmessa dal padre al figlio; se un carattere lo vedo comparire nelle varie generazioni allora pox pensare che abbia una base ereditaria.

Malattie della slide 12:-anemia falciforme malattia monogenica: difetto di 1 geneè il gene che codifica per la beta globina(di Hb)-sindrome di down (foto in bianco e nero) malattia cromosomica: trisomia del cromosa 21,i pazienti hanno 3 copie del cromosoma 21(normalmente sono 2).-nanismo acondroplasico= malattia monogenica mutazione di un singolo nucleotide. (foto in basso a dx): anche sela bambina è piccola,si capisce che è nana xk le sue gambe sono sproporzionate(hanno dimensioni ridotte) rispetto al tronco.

-obesità: può avere una base genetica malattia multifattoriale: il cibo può influenzare una predisposizione genetica (quindi già presente).

DEFINIZIONE DI GENETICA:è la scienza che studia le variazioni (i caratteri) ereditare tra gli individui.

Slide 13 DOMANDEPerché queste persone si ammalano? Qual è la causa della malattia?Si risponde con la genetica molecolare(se ne parla da crick e watson): studia le basi molecolari dei caratteri ereditari; ci permette di capire qual è il difetto molecolare che causa la comparsa di quella malattia.

Da quale genitore hanno ereditato questa malattia? E i soggetti malati possono trasmetterla ai loro figli? A questa domanda si può rispondere con la genetica formale:se ne parla da mendel,metà 800. Sono concetti moderni.Studia le modalità di trasmissione dei caratteri ereditari da una generazione ad un’altra.

Da dove si originano questi difetti genetici? E come si trasmettono nella popolazioneSi risponde con la genetica di popolazione: studia i caratteri ereditari nelle popolazioni

slide obbiettivi specifici del corso

slide 20 le basi genetiche delle malattieLe malattie genetiche si pox dividere in 3 categorie:malattie monogeniche: sono dovute a un 1 difetto di 1 singolo gene; a volte riguarda 1singolo nucleotide. Molte malattie monogeniche compaiono già alla nascita, di menodurante la pubertà; nell’età adulta non compaiono.Quando riguardano 1 singolo nucleotide sono dette mutazionipuntiformi.si manifestano con un grande effetto fenotipico.--anomalie cromosomiche: sono causate da riarrangiamenti digrossi segmenti di dna scambiati tra i vari cromosomi. (quindiriguarda una parte + estesa di dna). Insorgono in periodo prenatale,molto di meno durante la pubertà; noin età adulta.--> causano uno scarso effetto fenotipico.--malattie multifattoriali: dovute a mutazioni di + genicontemporaneamente questi geni sono disposti su piùcromosomi(quindi le mutazioni non sono tutte sullo stessocromosoma).Si manifesta se un individuo eredita + di 10 difetti genetici distinti; occorre anche essere in un contesto ambientale che renda la malattia manifestabile. Quindi una malattia multifattoriale si manifesta solo se c’è interazione tra ambiente e fattori genetici.Possono comparire durante tutto l’arco della vita.

Slide 24 le basi genetiche delle malattieUna mutazione può riguardare:

1 nucleotide è detta mutazione puntiforme + nucleotidi 1 cromosoma(quindi riguarda molti nucleotidi)

per studiare queste mutazioni, si usano metodiche diverse in baseall’estensione della mutazione.

Slide TEST GENETICISono test di lab che studiano il difetto genetico responsabile di unamalattia: -per le mutazioni monogeniche e cromosomiche,esistono studi di labche vanno a studiare il difetto molecolare responsabile dellapatologia. Se vedo che un paziente ha i tratti della sindrome didown,per confermare ciò vado ad analizzare i suoi cromosomiper vedere se ha un terzo cromosoma 21. Non sempre è cosichiaro il fenotipo della malattia (qui ad occhio capivo che erasindrome di down).Il test genetico è la prova per arrivare a una diagnosi definitiva di malattia: perché nel paziente vedo il difetto genetico che la letteratura ha identificato come la causa della malattia; è importantissimo arrivare a una diagnosi definitiva.-I test genetici pox anche usarli per i famigliari del paziente: per individuare se qualcuno sano tra i suoi famigliari,può essere a rischio di sviluppare la stessa malattia,perchè ha ereditato lo stesso difetto genetico del paziente affetto.Non sempre è eticamente corretto applicare questi test.-Questi test pox quindi essere applicati a soggetti malati,sani(test postnatale) – ed anche al bambino non ancora nato(in questo caso si dicono test prenatali).

I test genetici hanno difetti: biologici: trovo un difetto,ma sono sicuro che è la causa di quella malattia? Tecnici: posso prevedere che il bambino nasca down,ma non ne sono certa. etici

CONSULENZA GENETICA

Ogni test di lab deve essere spiegato al paziente e ai suoi famigliariè la consulenza genetica; si spiega prima dell’esecuzione del test,gli spiego il possibile risultato,cosi il paziente può decidere di rifiutarsi di sottoporsi al test.Alcuni test si spiegano facilmente e non si applicano anche ai famigliari; alcuni invece si applicano anche ai famigliari.La consulenza genetica è un processo informativo attraverso cui i pazienti o famigliari a rischio per una malattia genetica vengono messi a conoscenza delle:

- conseguenze di tale malattia- probabilità di manifestarla- probabilità di trasmetterla- possibilità di prevenzione e di cura

in modo da permettere loro di prendere decisioni consapevoli sia mediche che personali.

Slide 29 stime di prevalenzaDal 5 al 15 % è la prevalenza di una malattia genetica: quindi non sono malattie rare (vedi tab a dx)(la singola malattia genetica è una cosa rara: ma se leraggruppo tutte,nell’insieme non sono un fenomeno raro)Le multifattoriali sono le + frequenti; ma anche lecromosomiche e monogeniche sono impo.

Slide omimNon faremo tutte le malattie.Omim=eredità mendeliana del uomo; è un catalogo di tutte lemalattie genetiche; sono circa 8 mila(è in continuoaggiornamento) di circa la metà è noto il difetto geneticospecifico.

Slide 31 cromosoma 7Mostra le malattie note,del cromosoma 7, nel 1989 e nel2015: mostra come sono aumentate le conoscenze.

Slide malattie rareCiascuna malattia genetica appartiene alla categoria dimalattie rare: cioè hanno una prevalenza al di sotto di unacerta stima ,che varia in base al luogo: in europa è al di sottodi 1/2000 quindi se ho meno di 1 caso su 2000,dico chequella malattia è rara.Essendo rare spesso non si riescono ad identificare bene.In italia abbiamo 700 mila pazienti affetti da malattie rare: dicui l’80% sono malattie genetiche; quindi c’è correlazione tramalattie genetiche e malattie rare.Quindi le malattie genetiche sono singolarmente rare,mainsieme sono un bel po’.Essendo rare, è difficile sviluppare farmaci per curarle, ed èanche difficile fare una diagnosi.

Slide fenotipo Un carattere può essere det principalmente o esclusivamente da

1 solo gene es anemia falciforme,acondroplasia,sindrome di down;colore della pelle(anche se è influenzato anche dall’ambiente), gruppi sanguigni

oppure può essere causata da molti geni+ambiente obesità,leintolleranze alimentari(es se la persona non mangiaglutine,non manifesta la malattia,anche se geneticamente cel’ha), le allergie(è come le intolleranze alimentari), alzeihmer , lamassa muscolare,le malattie cardiovascolari(a volte però è +spostata verso i geni,quindi monogenica), i tumori(anche quispesso è monogenica), labiopalatoschisi

Oppure causata solo dall’ambiente(quindi non riguarda lagenetica, lo stimolo è esterno al patrimonio genetico) le radiazioni pox causare malformazioni (le radiazioni sono unfattore ambientale,non un fenotipo), le malattie da traumi(unacaduta che mi causa una frattura;ma non tutti si fratturano aparità di caduta,quindi c’è una piccola influenza genetica),le ustioni, le infezioni (anche qui però c’è una predisposizione genetica: es AIDS,che a volte ,pur essendoci l’infezione,la malattia non giunge ad uno stadio avanzato (=gli individui hanno una resistenza all’infezione) perché gli individui hanno un difetto ,detto polimorfismo ,nel recettore dei linfociti (delezione delta 32 del corecettore CCR5), impedendo l’ingresso del virus.min 1.37

C’è una sfumatura tra le 3 categorie: cioè non sempre è facile identificare un limite netto alle cause del fenotipo.Il fenotipo è considerato come la manifestazione del patrimonio genetico.

Tutte le malattie umane hanno una base genetica Le uniche malattie non ‘genetiche’ sono quelle da trauma

Perché è impo studiare la genetica medica nel 2016?Sono anni di continue scoperte,xk questo boom? Xk la tecnologia è avanzata e i costi sono più bassi.Una volta era + faticoso analizzare 1 singolo gene; oggi la tecnologia è aumentata e i costi dei test genetici sono diminuiti,quindi oggi possiamo analizzare l’intero nostro genoma con 1500 euro.Con 500 euro possiamo sequenziare gli esoni; è soprattutto negli esoni che si annidano i difetti genetici.

Quando non riusciamo a categorizzare la malattia del paziente,analizziamo il suo esoma: nel 25% di 504 pazienti è stato possibile giungere a una diagnosi col test genetico.C’è anche chi vuole proporre di fare l’analisi del genoma a un neonato di modo da seguire poi che malattie sviluppa.

Slide dalle cause genetiche alla terapiaSe conosco il difetto genico,ho un bersaglio che pox colpire attraverso la produzione di un farmaco che vada a colpire l’origine della malattia stessa!Il farmaco spesso va a curare non l’origine della malattia: es aspirina per il mal di testa.

Terapia genica: cura analizzando il difetto genico.2 malattie genetiche curate in questo modo: -MLD: conosciuto il difetto genetico,hanno agito sostituendo il gene mutato con un gene normale.-wiskot: idem di MLD.

3 MARZOSlide genoma umano,nucleare,mitocondrialeIl genoma umano può essere:

nucleare: cost da 3000 mb (circa 20.000 geni); è la magg parte del nostro dna; il dna si misura in miliardi dibasi. (questo numero lo vuole)

mitocondriale: costituito da 16,6 kb (circa 37 geni) :codifica solo per 37 geni

GENOMA NUCLEAREQuando il nostro dna è condensato: è complessato con proteine (istoniche e no), fino a superavvolgerlo e renderlo condensato; lo stato di condensazione dipende dallo stato di vita della cellula:

interfase: periodo in cui non divide dna decondensato, può avvenire la replicazione del DNA. Si dice cromatina perché è possibile colorarla.

durante la divisione cellulare(metafase): perdita della membrana nucleare + condensazione del dna + replicazione del dna a formare i cromosomi (infatti i 2 cromatidi uniti nel cromosoma,rappresentano un cromatide che si è duplicato, e poi si uniscono nel cromosoma).

Il DNA si condensa a formare i cromosomi:non chiede le dimensioni dei cromosomi. Vuole le dimensioni del genoma umano(quello di prima).Dna si avvolge su ottameri di istoni a formare una collana di perle; queste fibre si superavvolgono ancora a formare la fibra di cromatina poi formano lo scaffold(ci sono anche proteine non istoniche),infine il cromosoma: struttura + condensata del dna serve a ridurre le dimensioni,ma i cromosomi diventano + spessi: questo permette di poterli visualizzare al microscopio.

Ancora oggi si osservano i cromosomi al microscopio.Piastra metafasica: come i cromosomi appaiono in metafase.

Vuole questi valori: abbiamo 46 cromosomi 3 x 109 paia di basi per genoma aploide (intende dunque un solo cromosoma per ogni coppia; nel cariotipo

vedo il genoma diploide) 20.000 geni (sono solo le sequenze che codificano per proteine,leggi dopo)

È stato molto impo il progetto genoma umano.

Il numero di cromosomi è specie-specifico: ogni specie ha il suo num di cromosomi specifico.Noi abbiamo 23 coppie di cromosomi (23 è il numero aploide)siamo diploidi=abbiamo il doppio di ogni cromosoma. (non vuole il num di cromosomi delle varie specie).

Se ci sono alterazioni del num di cromosomi,o perdita di tratti dei cromosomi esco dal numero di cromosomi specifico per la specie, e ho quindi alterazioni.

COME SI STUDIANO I CROMOSOMIAncora oggi analizziamo i cromosomi di pazienti di cui sospettiamo una malattia genetica; non è una procedura complessa.Nel lab si sfrutta quello che succede in natura: si prendono cellule nucleate (es da un prelievo di sangue periferico) e quindi si induce la mitosi in tutte queste cellule e quindi condensano il loro genoma(perché si stanno preparando alla divisione);ora si arresta alla mitosi: perché se non la blocco,la divisone termina e la cellula torna in interfase, e non vedo la condensazione; si arresta con sostanze chimiche come la colchinina,che blocca i microtubuli (che muovono i cromosomi).Coloro i cromosomi con coloranti istologici: un es è il giemsaInfine prendo i cromosomi dalla provetta e li osservo al microscopio ottico: ottengo una piastra metafasica umana=cromosomi condensati.I cromosomi non si colorano in modo omogeneo: hanno zone + chiare e altre - chiare sono chiamate bande; se housato il colorante giemsa si chiamano bande G; questo bandeggio è utile per caratterizzare i singoli cromosomi.Ancora oggi non si sa il motivo preciso per il quale ci sono zone + colorate e no.

Fatta la foto,devo mettere in ordine i cromosomi:CLASSIFICAZIONE DEI CROMOSOMISi taglia la foto al pc

1) e si mettono in ordine sulla base della dimensione:dal + lungo al + corto2) e sulla base del centromero o detto costrizione primaria.

Il centromero unisce 2 cromatidi: un cromatide si è duplicato nella fase S,e quindi ho 2 copie dello stesso cromatide.

Il centromero è una porzione di cromosoma dove ci sono sequenze di dna molto ripetute(si chiama dna alfa

satellite,sequenze di circa 170 basi ripetute); Inoltre ha una variante dell’istone H3 che si lega a queste unità di dna ripetute sul centromero. Al centromero si legano poi i microtubuli.

Il centromero può disporsi in diverse posizioni nei cromosomi: Cromosomi metacentrici: hanno il centromero

esattamente a metà: Submetacentrici: il centromero è spostato a un

estremità. Cromosomi telocentrici: non ci sono nell’uomo;

praticamente il centromero è spostato versol’estremità dei telomeri,e quindi manca di bracci.Nel topo (organismo modello) ha tutti i cromosomitelocentrici.

Cromosomi acrocentrici: si chiamano cosi quando la distinzione tra bracci corti e lunghi è evidente.

I cromosomi pox presentare 2 bracci di dimensioni diverse:-con p si indica il braccio corto (petite)-con q si indica il braccio lungoNei metacentrici i bracci hanno la stessa dimensione.Dai submetacentrici in poi si ha la distinzione.

Nell’uomo troviamo solo cromosomi: metacentrici, e submetancetrici e acrocentrici cioè tutte le tipologie ad eccezionedei telocentrici.

I telomeri: sono le estremità dei cromosomi;sono sequenze ripetute: l’unità ripetuta è TTAGGG ,ripetuta per 2 mila volte.È a doppia elica; presenta inoltre una porzione a singola elica che si lega alla doppia elica precedente,formando un’ansa(loop) serve a proteggere il cromosoma dalla degradazione.

I telomeri subiscono cambiamenti durante le fasi di vita umana:nella vecchiaia sono + corti;anche nei tumori cambiano.Con i telomeri pox quindi datare l’età e la salute di un individuo.

CARIOTIPO UMANO la foto dei cromosomi ordinata è detta CARIOGRAMMA(non si usa tanto questo termine,si usa più cariotipo).Il num di cromosomi è detto cariotipo.

Le prime 22 coppie sono definite autosomi coppie uguali poi abbiamo una coppia di cromosomi sessualix e y,diversi tra loro

Il tutto è indicato con 46,XY (indica il sesso) se il paziente torna con questo risultato,so che ha un assetto di cromosomi normale, e indica anche il sesso.

46,XY indica il maschio 46, XX indica la femmina

Ogni coppia di cromosomi è definita come coppia di cromosomi omologhi:cioè non sono uguali ma omologhi uno viene dalla madre l’altro dal padre = siamo diploidi.Si definiscono omologhi,xk se andiamo a valutare la sequenza nucleotidica, e confrontiamo es il cromosoma 1 della madre col cromosoma 1 del padre,vedo che i nucleotidi non sono identici: perché madre e padre non sono fenotipicamente identici,significa che hanno differenze genetiche(non si parla di difetti) che costituiscono la variabilità umana.Sono uguali per dimensione,struttura,per il 99% della sequenza nucleotidica ma hanno una piccola porzione diversa.

DIMENSIONE DEI CROMOSOMIUna maggiore lunghezza dei cromosomi indica un numero maggiore di nucleotidi.Non vuole i numeri.

1) In interfase la lunghezza di tutti i cromosomi messi in serie e di circa 2 m,quindi lunghissima;2) quindi quando la cellula si divide,si condensa il dna il dna assume dimensioni circa 10 mila volte minori.

Le bande sono impo:servono ulteriormente per distinguere i vari cromosomi,perché vedere centromero e dimensioni non è sufficiente.Es cromosomi 4 e 5: sono submetacentrici,hanno dimensioni molto simili: se dovessi valutare solo centromero e dimensioni non li distinguerei! Quindi valuto il bandeggio per distinguerli.

BANDEGGIO CROMOSOMICO BANDE G

Le bande sono numerate,numerazione riconosciuta a livello mondiale.Se arresto il cromosoma in metafase(cariotipo=dna sondenzato)ottengo un totale di 550 bande contando i bandeggi di tutti i cromosomi: ibandeggi sono molto precisi.

Es cromosoma 7: dico che è 7p(sono su braccio corto) 21(quel pezzo=banda del

cromosoma 7 ,si chiama 21). 7q(lungo) 31.3

RISOLUZIONE DEL BANDEGGIOSe arresto la mitosi precocemente,la condensazione del cromosoma potrebbenon essere avvenuta completamente:-se arresto il cromosoma prima che completi la condensazion ,pox avvenire 850bandeggi (quindi – condensato = + bande).

QUANTI E QUALI SONO I GENI NELL’UOMO? DIMENSIONI DEL GENOMA DI DIVERSIORGANISMICon 20 mila non si intendono tutti i geni,ma una categoria.Progetto genoma: mirava a definire l’ordine in cui i nucleotidi si susseguono uno rispetto all’altro.Il primo sequenziamento è avvenuto nel 2001; una versione + accurata si è avuta nel 2004.Articolo ‘finishing the euchromatic sequenze of the uman genome’:c’è un commento che dice ‘end of the begginnign’: si conosce la sequenza ma bisogna anche stabilire la funzione di questi nucleotidi.

Conosciamo la posizione dei vari geni sui vari cromosomi.So che sul cromosoma 1 ho circa 2000 geni.

DENSITA’ GENICACromosoma 21 e 22 molto simili:ma il 22 ha il doppio di geni: 507(nel 22) contro 246(nel 21)Quindi la densità genica(il numero di geni) è diversa da cromosoma a cromosoma e indica il numero di geni contenuti in un cromosoma.

La trisomia del cromosoma 22 come di altri autosomi è incompatibile con la vita,perché il 22 contiene molti geni,quindi l’organismo non riesce a tollerare più copie del 22 (avrebbe troppa densità genica).

Il cromosoma + denso è il 19. Il cromosoma meno dendo è Y

Le bande nere hanno un numero di geni (+ alta è la colonna rossa + è il num di geni) minore rispetto alle bande bianche.È una regola generale ma ancora non ci spiega xk si colorano di scuro.

Caratteristiche delle bande,leggi tab: La cromatina è + condensata nelle

bande scure Nelle bande scure la replicazione + è

tardiva(proprio xk è + condensata) Nelle scure la trascrizione è

inattiva(perché sono condensate) Nelle chiare predominano i nucleotidi

GC Nelle scure AT.

Le scure presentano modificazioniepigenetiche tipiche della cromatinacondensata e quindi poco attiva dal punto divista trascrizionale: può essere che questoassetto la renda + affine al colorante.Grafico human genome

Nuclear genome Per il 25% è occupato da geni:

in questo distinguiamoporzioni codificanti che sonol’1% del 25%(=si intendesequenze trascritte e poitradotte); e porzioni noncodificanti che sono il 99% del25%(=trascritti ma nontradotti).

75% è materiale extragenico

STRUTTURA DI UN GENE NUCLEAREEsoni è introni..Promotore: regione di regolazioneSi trascrivono anche gli introni; poi il trascritto primario subisce splicing che rimuoveintroni e unisce gli esoni a formare il trascritto maturo che va nel nucleo peressere tradotto in proteina.

SEQUENZE CODIFICANTIIn questo 25% del genoma abbiamo diversi tipi di geni:

Geni che codificano per proteine sono circa 20.000 geni. Geni trascritti in RNA ma non tradotti in proteina=definiti come rna non codificanti (=non sono tradotti in

proteina); sono oltre 20.000 geni.Alcuni di questi sono noti da molto: i rRNA e tRNA i geni che li producono sono molto ripetuti: 1200 geni cod rRNA, 497 per tRNA.Questa ripetizione non si osserva per gli altri geni.

STRUTTURA DEI RIBOSOMI Sui bracci corti dei cromosomi acrocentrici: presentano i geni che cod per le 4 sub dei ribosomi. Tranne la sub 5S che ha il gene su un braccio lungo.

Esistono famiglie geniche in continua espansione: classificati in microRNA: lunghi intorno a 20 basi (invece il numero di geni che cod proteine sappiamo che è 20 mila ed è stabile).XIST: gene che regola l’espressione del cromosoma x.

PRINCIPALI FUNZIONI RNATERC: serve per la sintesi dei telomeri.

DISTROFIA FASCIOSCAPOLO OMERALE(FSHD)È una malattia in cui si ha un difetto monogenico che porta a una debolezza muscolare progressiva(cioè la malattiaaumenta di tempo in tempo):sono coinvolti i muscoli di faccia,spalle,braccia.Inizia con una debolezza facciale(difficoltà a sorridere ecc),poi anche le spallequindi progredisce man mano.

Questa malattia non è causata da difetti nei geni codificanti proteine;ma il difetto è in un gene non codificante lungo che si chiama DBE-T,espresso selettivamente nei pazienti con FSHD quindi le persone sane non esprimono DBE-T.I malati lo esprimono a causa di un riarrangiamento genomico,che porta alla sua espressione anomala; DBE-T una voltache viene espresso(viene espresso quando si perde una sequenza ripetuta),modifica la trascrizione dei geni che ha vicino. min 1.16 ascoltaQuindi il difetto si esprime perché la proteina modula l’espressione dei geni circostanti,perché mod l’epigenetica di questi geni,reclutano i rimodellatori della cromatina.

Esordio: tra i 3 e i 50 anni ,generalmente lenta progressione Segni iniziali: debolezza facciale (difficoltà a fischiare,sorridere e a chiudere gli occhi),coinvolgimento delle

spalle (difficoltà ad alzare le braccia,scapole alate,spalle oblique). Progressione malattia: difficoltà a estendere il polso,coinvolgimento dei muscoli addominali e con la debolezza

degli arti inferiori (soprattutto i muscoli estensori del ginocchio e del piede).

REGOLAZIONE GENICA ATTRAVERSO RNA NON CODINGRna non codificanti regolano la trascrizione;quindi si cerca di usarli per curare malattie.Se conosco il difetto genetico di un gene,pox creare in lab un rna(detto oligonucleotide= sequenza piccola di dna) che vada a legarsi specificatamente al gene che ha il difetto,

perché è complementare a qst; qst rna deve anche essere antisenso,cioè antiparallelo al trascritto primario.

SCLEROSI AMITOTROPICA: porta a paralisi nel giro di pochi anni.Il paziente ha un difetto di un gene che causa la malattia; quindi io blocco la traduzione di qst proteina; in lab creo un rna che lega al mRNA della superossidodismutasi(SOD1): si lega a questa xk è complementare e antiparallela a questa.L’ibrido attiva un enzima che causa la digestione del mRNA: ho quindi la degradazione del trascritto che presenta il difettoquindi la proteina difettosa non causa più i danni,perché ne blocco la produzione.

Questa metodica si può applicare solo se riguarda solo una della coppia dei geni(=cioè se riguarda solo uno dei 2 alleli)(perché penso che non posso vivere se non ho propria una copia di quel gene,e cioè eliminando entrambi gli alleli),

I geni che codificano per proteine sono 20 mila: ma il numero di proteine finali sono più di 20 mila!

1 gene non corrisponde a 1 proteina,perché gli mrna possono subire degli splicing alternativi,utilizzo di promotori diversi ecc:quindi da 1 gene posso ottenere diversi mRNA che daranno diverse proteine.

I GENI UMANI VARIANO MOLTO IN DIMENSIONI E % CONTENUTO ESONICO Il gene + grande è quello che codifica per la distrofina: se mutata causa la distrofia muscolare di

duchenne. Il gene più piccolo è quello dell’istone H4.

FAMIGLIE GENICHESono raggruppamenti di geni nei quali trovo un omologia di sequenza molto elevata:es famiglia genica dell’albumina,dell’alfa globina ecc.Le famiglie geniche si formano a partire da un gene ancestrale:es nella globina,un gene ancestrale subisce una duplicazione:

una copia mantiene la funzione originale

l’altra copia può subire mutazioni,che fa si che che la sua funzione sia diversa rispetto al gene originale; avolte può anche perdere la funzione(perché ha accumulato troppe mutazioni) e quindi viene chiamato pseudogene. Gli pseudogeni derivano quindi da questi meccanismi di accumulo di mutazioni: derivano da geni del nostro genoma,che danno origine a proteine non funzionanti.

EMOGLOBINACodificata da geni appartenenti alla famiglia delle globine:il gene ancestrale con mutazioni ha dato origine ad alfa e beta globine:si sono anche distribuite in maniera diversa nel genoma

gene della globina alfa si trova sul cromosoma 16 gene della globina beta si trova su cromosoma 11

famiglia genica degli istoni: i loro geni sono distribuiti su diversicromosomi.

Dimensione media esone costante: 300 bp

GENETICA 7 MARZOSchema human genomeI geni pox codificare:

proteine rna che non vengono tradotti ruolo impo (ricorda

anche questi che non codificano per proteine sono geni)

DNA EXTRAGENICOOggi parliamo delle porzioni extrageniche:il nostro genoma è più ricco di zone non codificanti: quindi nondanno origine nè a proteine né ad rna non codificanti.Si considerava dna spazzatura: senza un utilità; oggi il suo ruolo si sta rivalutando:slide dimensioni del genoma di diversi organisminegli organismi meno complessi dell’uomo es moscerino della frutta (è usato come organismo modello per effettuare esperimenti),caenorhabditis elegans(cs elegans) ha circa 20 mila geni;quindi organismi meno complesso non hanno un numero di geni molto inferiore rispetto all’uomo; hanno però dna non codificante molto minore rispetto all’uomo.

Encode: grande progetto internazionale:vuole creare una sorta di enciclopedia di elementi di dna che hanno funzione di regolazione.Ha assegnato una funzione a circa 80% del nostro genoma: hanno funzioni impo nella trascrizione di proteine e rna noncodificanti.Nel dna spazzatura sono stati mappati circa 70 mila promotori (un promotore non viene trascritto; è una sequenza nucleotidica immediatamente vicino al punto di inizio della trascrizione,al 5’; indispensabile per permettere al complesso trascrizionale di iniziare la trascrizione.Ci sono 400 mila enhancer:

il promotore accende o spenge la trascrizione; enhancer invece ottimizzano il ruolo svolto dal promotore(che sia di accendere o spegnere la trascrizione).

Gli enhancer possono essere anche molto lontani dal punto di inizio della trascrizione del gene: svolgono un ruolo impo nella trascrizione del gene stesso.

Le sequenze extrageniche sono il 75% (rivedi grafico prima):il 40% di queste sono sequenze ripetute:

metà di queste sono ripetute 1 volta l’altra metà sono presenti in tante copie ripetute in tandem (cioè le copie sono disposte una di seguito

all’altra)

SEQUENZE RIPETUTE IN TANDEMPossono essere ripetute in tandem:significa che la stessa sequenza è ripetuta tante volte con lo stesso orientamento e in successione: es ATTCC (es 5’-3’)l’unità che si ripete può essere di diverse dimensioni: può essere una sequenza di 1 base ecc.

fino a 10 basi questa sequenza è detta microsatellite da 10-50 basi si chiama minisatellite oltre 50 basi si dice satellite

la parola satellite si riferisce al fatto che questa sequenza ripetuta aveva un ruolo:denaturazione: sottopongo a 90C° la doppia elica di dnain questo modo si apre,perché a questa temperatura si rompono i legami ad idrogeno; poi si lasciava rinaturare il dna si notava che c’era una porzione di dna che si rinaturava in modo diverso , e a questa porzione venne dato il nome di satellite (e poi si è visto che queste sono sequenze ripetute in tandem).

Se ad es è ripetuto un microsatellite: ovviamente la sua estensione copre meno spazio nel dna rispetto alla ripetizione di un minisatellite.

Queste sequenze ripetute in tandem sono impo perché servono a riconoscere le differenze genomiche tra gli individui.I microsatelliti sono causa di malattie genetiche.

SEQUENZE RIPETUTE SPARSELa sequenza non si ripete di fila: ma abbiamo questo stesso tratto ripetuto che troviamo in più copie sparso nel dna.

Sono più numerose delle sequenze in tandem: le sparse sono il 30% del genoma le tandem 8%

Le sequenze sparse possono spostarsi da un punto all’altro del nostro genoma: sono infatti anche chiamate elementi mobili o trasponibili=trasposoni.Le sequenze sparse possono essere di diversi tipi:

LINE: elementi nucleari interspersi(=sparsi = non in tandem) lunghi =long possono essere grandi fino a 6kb.Nell’uomo ce ne sono 500 mila copie(non vuole questi numeri): sparse nel genoma. Sono il 20% del nostro genoma.

SINE: short interspersed nuclear elements = cortiin queste sequenze: troviamo le sequenze alu,che son tipiche dei primati. Sono il 10% del nostro genoma.

LTR: sono 8%. TRASPOSONI a DNA

I primi 3 sono detti retrotrasposoni perché passano per un trascritto di RNA ,prima di potersi spostare; LINE,SINE,LTR: somigliano molto a dei retrovirus noti in natura: hanno la capacità di inserirsi nel genoma ospite, e possiedono la trascrittasi inversa (è una polimerasi) che si comporta al contrario del tipico flusso genetico;ma non sono virus,ma come i retrovirus possiedono la trascrittasi inversa che è in grado di trascrivere un RNA in DNA, e quindi permette la creazione di una molecola di DNA che può inserirsi in un’altra porzione del genoma umano stesso

i trasposoni invece si muovono direttamente sottoforma di DNA .

Si chiamano anche: LTR Non LTR(sono le LINE,SINE)

I TRASPOSONIIn viola: enzima transposasi (non fa ilmeccanismo nel dettaglio).Il trasposone subisce un taglio sui 2 lati questoframmento può andare ad integrarsi in un’altrasequenza di dna (è un taglia e incolla).Quindi il trasposone non è trascritto a RNA,ma sitaglia e incolla direttamente come DNA.

I RETROTRASPOSONILINE,LTR,SINE: il loro spostamento avvieneattraverso la produzione di una molecola di RNA.Vengono trascritti ad RNA,poi agisce la trascrittasi inversa che crea una molecola diDNA questa molecola di DNA può quindiintegrarsi in un’altra zona del genoma.Quindi non è un taglia e incolla: è un copia eincolla.

Il gene per la trascrittasi inversa è inclusonella sequenza di questi elementi ripetuti sparsi(quindi non è solo un enzima dei virus).

Nelle LINE hanno il gene per latrascrittasi inversa, e quindi sonoautonome.

Le alu (che sono SINE) non hanno ilgene per la trascrittasi inversa quindi vengono aiutate dalle LINE nel loro meccanismo di trasposizione.

Slide 70 sequenze ali e line-1Vedo 46 alu; e 17 lineSlide RILEVANZA SEQUENZE ALI E LINEAttraverso questi elementi sparsi che si spostano,il nostro genoma è cambiato durante l’evoluzione,si è plasmato cosi’.Le LINE-1(una classe di LINE) si pensa che abbiano generato 1/3 del nostro genoma.Poiché sono sequenze attive che si spostano: posso causare delle mutazioni ; se rimangono fermi va bene; ma se uno di questi si sposta in un’atra parte del genoma, a seconda del dove si infila,può creare dei problemi.Circa 1 su mille delle mutazioni che causano malattie nell’uomo sono dovute allo spostamento di questi elementi mobili, soprattutto queste LINE-1.-Il difetto di EMOFILIA: è una patologia che det incapacità di coaugulare, e dunque il paziente ha emorragie abbondanti anche con taglietti molto piccoli; il paziente ha la malattia perchè un elemento LINE-1 è andato ad inserirsi nell’esone 14 del gene che codifica per il fattore 8 della coaugulazione: praticamente 4 mila basi si sono inserite in un esone, e dunque ha causato la perdita della funzione del gene,rovinando la cascata della coaugulazione (=ha emofilia).

Slide LOCALIZZAZIONE CROMOSOMICA DELLE PRINCIPALI CLASSI DI DNA RIPETITIVO Le LINE si trovano soprattutto nelle bande scure del cromosoma.

Le microsatelliti sono sparse,non hannouna localizzazione preferenziale.

I minisatelliti le troviamo soprattutto ades nei telomeri.

I satelliti invece li troviamo nei centromeri.

GENOMA MITOCONDRIALE (lo fa poco)Si trova all’interno dei mitocondri.Del genoma nucleare sappiamo il num dicromosomi e siamo precisi, per quanta riguardaquello mitocondriale siamo invece + vaghi: es si diceche ogni mit contiene 8-10 copie di dnamitocondriale.Ogni cellula ha una quantità di genomamitocondriale diverso dalle altre cellule.

È un dna circolare,piccolo.Contiene 37 geni,che cod per:

13 polipeptidi solo 13 geni dei 37 genitotali vengono dunque tradotti in proteine,all’interno del mit stesso. Quindi i mit sitrascrivono anche i propri rRNA e tRNA per effettuare latraduzione.

2 rRNA 22 tRNA

Il mit deve prodursi i suoi rRNA e tRNA perché: si dividono loro sono indispensabili per la respirazione cellulare della

celula

sono organelli semidipendenti:possono fare traduzione all’interno del mit stessoma non sono totalmente autonomi dalla cellule.Per questa semidipendenza si pensa che siano organelli che sisono inseriti nella cellula,con cui vivono in simbiosi: fannorespirazione cellulare per la cellula,ma dalla cellula prendono lealtre 80 proteine necessarie per la fosforilazione ossidativa.Le proteine ribosomiali derivano dalla cellula.(tabella 9.1).

Il codice genetico del mit è simile al codice genetico nucleare,con differenze :alcuni codoni sono diversi nei 2 genomi:es AUA codifica per isoleucina nel mit; mentre codifica per una metionina nel genoma nucleare.Il genoma del mit è più simile al genoma dei procarioti,che conferma la loro derivazione endosimbiotica.

Slide ORGANIZZAZIONE DEL GENOMA UMANOIl genoma mitocondriale è molto piccolo ecompatto rispetto a quello nucleare.

La porzione codificante è solo la fettarossa nel genoma nucleare ed è solo1,5%;

nel genoma mitocondrialerappresenta il 93% e quindi il genomamit è quasi tutto codificante,non haintroni (come i procarioti)dunque hauna densità 220 volte maggiore rispettoal genoma nucleare.

CORRELAZIONE GENOTIPO-FENOTIPOVediamo le correlazione tra genotipo e fenotipo (lo facciamo questa set).Perché un certo fenotipo si manifesta? In quale parte del genoma dobbiamo cercarnele basi molecolari?Ci occuperemo di caratteri monogenici o detti monofattoriali o detti anche mendeliani: si trovano all’estremo scuro della barra con sfumaturefenotipodeterminato da 1 solo gene.

Talassemia=anemia mediterranea.

Slide GENETICA MOLECOLARELa sequenza nucleotidica dà origine a una determinata sequenzaamminoacidica.VARIAZIONI DI SEQUENZA NUCLEOTIDICA: intende le variazioni tra un gene (es gene per la beta globina) di un genoma di un individuo con lo stesso gene del genoma di un altro individuo.Anche lo stesso gene,nei 2 cromosomi omologhi,non è identico.Queste differenze di sequenza all’interno dello stesso gene tra gli individui possono causare :

semplici variazioni di fenotipo = dette POLIMORFISMIdunque non sono patologiche,è una cosa normale/sana. Es il gruppo sanguigno.presenti in almeno nel 1% della pop,le cui conseguenze non sono patologiche,ma determinano i diversi fenotipi.

Patologie es anemia falciforme,fenilchetonuriaUn polimorfismo è come una mutazione del gene,ma non patologica.Oggi si parla di variazioni di sequenza: il termine comprende sia polimorfismi che mutazioni; perché dal punto di vista biochimico indicano la stessa cosa.

Slide variazioni di sequenza del dnaLe variazioni di sequenza hanno influenza sul fenotipo,anche non patologica.Variazioni di sequenza del dna che hanno influenza sul fenotipo:

Sono più studiate le variazioni di sequenza di elementi di regolazione interessano il 3-5% del genoma.

Se le variazioni di sequenza interessano cellule germinali,sono ereditate.

Le variazioni di sequenza possono essere: Puntiformi: la stessa sequenza di DNA,può variare tra 2 individui, anche solo per 1 base nucleotidica di un

gene:un esempio è l’anemia falciforme. Grandi: in questo caso varia più di 1 base (dalle 2-3 basi- all’intero gene)

Slide le basi genetiche delle malattieLe mutazioni possono dunque riguardare un numero di basi diverso.

Slide dimensioni delle variazioni nel genomaTecniche di sequenziamento: confrontanonucleotide per nucleotide; servono ad individuare mutazioni di basi in ungene.

Cariotipo: se il difetto è di un singolo nucleotide,nonlo vedo con un cariotipo,perché 1 gene mutato nonha effetto sulla forma del cromosoma; devo quindieffettuare un sequenziamento.

Slide variazioni di sequenzaLe mutazioni PUNTIFORMI possono localizzarsi :

su sequenze codificanti = su esoni. si possono avere anche in porzioni

non codificanti,es introni. Nelle giunzioni introne-esone

Le mutazioni puntiformi riguardano un solo nucleotide ,in diversi modi: un nucleotide puòessere

sostituito da un altro nucleotide delezione del nucleotide inserzione di un nuovo nucleotide

es sequenza normale di un esone(lei ha messo unasequenza di DNA,non ha messo anche il passaggio inmezzo di RNA,anche se ovviamente c’è): è unadoppia elica,e lo capisco perché ci sono 2 righe eperché le basi sono complementari.Esone diviso in codoni,con indicato l’aa checodificano lo vedo sul codice genetico(il codicegenetico è riferito a RNA, non a DNA).

MUTAZIONE SINONIMA/SILENTE

MUTAZIONE PUNTIFORME causata da SOSTITUZIONE: A è sost con C.nello stesso gene,un individuo ha la A,un altro ha la C.che conseguenza avrà questa sostituzione?Nel codice genetico,vedo che UCC e UCA cod per lo stesso aa che è la serina.Queste variazioni di sequenza(=è come dire ‘questa mutazione’) sono chiamate anche mutazioni sinonime: cioè che anche se cambia il codonequesti 2 codoni codificano per lo stesso aa.Abbiamo 64 codoni che cod per 20 aaquindi ci sono codoni che cod per lo stesso aa: il codice genetico si dice infatti degenerato; questi codoni variano per la 3° base, e questa variazione è detta mutazione sinonima.

Una mutazione sinonima si pensava non avesse nessun effetto sulla proteina sintetizzata; infatti questa mutazione veniva definita anche mutazione silente.Oggi invece si sa che non è cosi:le mutazioni sinonime non sono sempre silenti(anche se la magg parte delle volte sono silenti,cioè non causano differenze):si fanno sentire attraverso diversi meccanismi,cioè possono influenzare:

lo splicing la struttura del RNA la velocità di traduzione

Il fatto che abbiamo questa influenza è stato dimostrato:si è notata che una certa malattia,era presente solo negli individui che possedevano quella mutazione silente,proprio perché agisce coi 3 meccanismi detti su.

STABILITA’ DI RNA È una singola elica.Non rimane in forma lineare: in condizioni fisiologiche assuma una conformazione in 3d che dipende dalla sequenza nucleotidica perché i nucleotidi possono effettuare dei legami che det la conformazione della sequenza nucleotidica.La conformazione 3d stabilisce la stabilità del RNA: - stabile = è + facile degradarlo = avrò meno traduzione e quindi meno proteina. Se è + stabile ho il contrario.

Gli rna transfer sono 48: sono + degli aa che sono 20.Quindi uno stesso aa può essere trasportato dallo stesso rna transfer.Gli rna trasnfer che trasportano lo stesso aa sono presenti in concentrazioni diverse:i diversi rna trasnfer giungono al ribosoma con velocità diverse in base alla loro abbondanza;quindi in base al rna trasnfer richiamato,la proteina sarà tradotta + velocemente o meno e questo influenza la sua stabilità(se viene degradata o meno: penso che + velocemente viene tradotta=+ stabile è).Quindi queste mutazioni non sono più dette silenti,ma sinonime.

MUTAZIONE MISSENSOAltro es:C è sost con una G in questo modo il codone mutato codifica per un altro aa. È sempre puntiforme.È detta mutazione missenso: cioè traduco un aa diverso.La proteina tradotta può avere un cambiamento di funzione quindi.Es Hb:confronto la sequenza normale di beta globina e seq beta globina di un paziente con anemia falcifomre:acido glutammico sost con valina è una mutazione missenso.Come risultato ho una proteina con una funzione anomala.

Slide le mutazione missenseL’effetto delle missenso non è facilmente prevedibile (le sinonime sappiamo che la magg parte delle volte non causanoeffetti):

alcune missenso non hanno effetti impo; per vedere se ha conseguenze impo cosa vado a vedere?

Vado a vedere il cambio di aa: infatti ci sono alcuni aa che si somigliano in termine di carica elettrica,in temrini di ingombro,di polarità,di grupp aromatici.Quindi se l’aa è sost con un aa simile a lui,l’effetto sarà meno disastroso.

La struttura secondaria La porzione della proteina nella quale avviene questa modicazione: es se la mutazione avviene nel

sito catalitico dell’enzima è + grave.

NOMENCLATURA DELLE MUTAZIONI MISSENSOPox usare un codice a 3 lettere: indico gli aa: p.Glu62Lys(GA)significa che nel codone 62,normalmente ho glu che è stato sost da una lys è avvenuto a causa della sostituzione di una G con A.

PER INDICARE UNA MUTAZIONE SINONIMA:

pGlu62Glu (GA) si dice anche pGLU62=

cioè è una mutazione sinonima,la mutazione comporta l’introduzione dello stesso aa nella catena polipeptidica.

o a singola lettera:

MUTAZIONI NON SENSOT sost con G

Ottengo TGA: è un codone di stopnon codifica per nessun aa (sono usati per interrompere la trascrizone di un rna fisiologicamente).Con questa mutazione ottengo quindi ottengo un codone di stop prematuro (il ribosoma lo incontra e quindi interrompe la traduzione): non è fisiologico,in questo modo ho un rna + corto, e quindi ottengo una proteina tronca è una mutazione grave,perché al proteina a cui manca una sequenza della sua catena polipeptidica varia la sua funzione.

Beta-talassemia: è una forma di anemia,che presenta una mutazione non senso. Al posto di Lys abbiamo T in questomodo ho un codone di stop prematuro.

Slide mutazioni nonsenseLe mutazioni nonsenso non sempre creano una proteina tronca perché:

l’mRNA più corto prodotto a causa della mutazione nonsenso può venir degradato in questo modo non produco la proteina tronca.

In entrambi i casi ho un effetto sul fenotipo grave(cioè sia che abbia la tronca,sia che degradi mRNAxk cmq perdo la proteina).

Slide NONSENSE MEDIATED DECAY(NMD)Perché questo mRNA viene degradato?Il non sense mediated decay è il meccanismo di degradazione del trascritto mediato da una mutazionenon senso.Si osservava che cercando il trascritto con mutazionenonsenso non si trovava e quindi non si trovava laproteina; nella slide vediamo una proteina che ha unamutaizone non senso;succede che quando rna subisce splicing, e quindi unisce isuoi esoni(come nella slide col ribosoma: il rosa sonoesoni) questo trascritto maturo va nel citosol per esseretradotto:il ribosoma inizialmente fa un giro di provacioè scorretutto il mRNA, e rimuove i pezzettini rossi che si chiamano EJC(exon junction complex=proteine del complesso digiunzione di esoni): sono proteine che mantengono lamemoria dello splicing.Gli esoni sono un’unica sequenza nucleotidica,quindi nonvedo l’unione; ma rimangono queste proteine EJC che indicano il punto in cui i 2 esoni sono stati uniti.Il ribosoma,nel giro di prova,rimuove i EJC.Se vede un codone di stop prematuro,il ribosoma si stacca dal mrna: mrna che stacca,presenta ancora queste EJC (perché il ribosoma non le ha rimosse)queste EJC sono il segnale che porta alla degradazione del mRNA che ha subito mutazione nonsenso.

--Se la mutazione nonsenso avviene nell’ultimo esone(indicato con verde) questo meccansimo di degradazione non avviene e dunque avremo la proteina tronca.

Slide NOMENCALTURA MUTAZIONI MISSENSESi può indicare come:

pGlu62XSTOP(GT) pGlu62X(GT)

il codone 62 che doveva essere glu,è diventato codone di stop.

MUTAZIONI FRAMESHIFT: DELEZIONI O INSERZIONI di 1 nucleotide xk parliamo di puntiformi.Se inserisco o rimuovo,ho uno slittamento della cornice di lettura.Quindi non si forma un buco,ma se rimuovo T,A si unisce a C. Questo sfasa tutti i codoni di conseguenza questi nuovi codoni richiamano diversi aa: si può anche incorporare un codone di stop prematuro.

Può creare:se l’inserzione o delezione riguarda un numero di basi multiplo di 3 ho:

perdita di aa: se la mutazione causa un incorporamento di un codone di stop prematuro (attiva anche il meccanismo di degradazione con EJC)

aggiunta di aa vedi siti criptici di splicingse l’inserzione o delezione riguarda un numero di basi NON multiplo di 3:

ho lo slittamento della cornice di lettura

sono entrambe situazioni patologiche

talassemia dovuta a una delezione di 2 nucleotidi della beta globina: ho quindi una mutazione frameshift:ho aa diversi e alla fine si ha pure un codone di stop prematuro.

Della beta globina sono note dunque diverse forme di talassemia causate da: mutazioni frameshift nonsenso missenso

10 MARZOPolimorfismi=mutazioni=variazioni di sequenza.

MUTAZIONI/POLIMORFISMISequenze non cod: non tradotte,ma impo per la funzionalità della proteina che deriva da un gene.

Splicing rimuove gli introni.Negli introni ci sono porzioni impo: che se mutate,causano gravi difetti nella proteina,e sono:le giunzioni introne-esoneper lo splicing sono impo le giunzioni

all’inizio dell’introne: che spesso hanno i GT,e si chiama sequenza donatrice dello splicing; e nell’estremo finale dell’introne a confine con l’introne con sequenza AG definita accettore di splicing.

Spliceosoma: complesso costituito da proteine + rna che agisce apportando un taglio e poi ricucitura degli esoni a formare mRNA.Il trascritto primario contiene gli introni; nel trascritto maturo sono rimosse.GT(donatore)+AG(accettore)Mutazione di AG quindi diventa AT: l’effetto finale è che si ha la produzione di un mRNA in cui manca l’esone 9,perché?Lo splicing lavora su coppie di siti donatori e accettori: poiché la mutazione ha prodotto AT,GT cerca il successivo sito accettore dunque viene rimosso tutto ciò che si trova tra sito donatore e accettore: in questo caso troviamo anche l’esone 9,chedunque viene rimosso.

Quindi la mutazione di un singolo nucleotide,crea questo mRNA mancante di un esone: dunque la proteina che verrà prodotta sarà mutata:

sarà + corta se perdo un esone,avrò una mutazione frameshift: perché es 2 nucleotidi di un codone sono

sull’esone 8,e magari il terzo nucleotide si trova nell’esone 9 che è stato perso. Una mutazione

frameshift porta spesso anche alla formazione di un codone di stop prematuro,e dunque può anche andare incontor a NMD.

Quindi tutte queste sono conseguenza di una mutazione di un introne!

Slide LE MUTAZIONI DI SPLICING(leggi) alterazione di nucleotidi facenti parte dei siti di splicing canonici creazione di nuovi consensus di splicing (siti criptici di splicing):

Una mutazione può attivare i siti critici di splicing: mutazione di 1 nucleotide in una sequenza intronica: crea un sito criptico di splicing attivato(prima della mutazione era detto sito criptico non attivo) quindi il donatore GT agisce col primo accettore,che è stato creato dalla mutazione; succede che una sequenza intronica non viene rimossa,perché si è creato un sito accettore precedente.Quindi una mutazione può anche aggiungere sequenze al mrna(prima era stata rimossa una sequenza).Le conseguenze sono comunque gravi.Verrà dunque tradotta anche la sequenza intronica: quindi è ancora possibile che si creino delle sequenze di stop premature.

STOPIl sito criptico si può trovare sia in un esone che in un introne.

Branch site: =sito di ramificazioneÈ una porzione intronica: si trova a 40 basi dal sito AG. Attacco nucleofilo del branchsite col sito donatore; si forma l’ansa e poi si ha un secondo attacco nucleofilo col sito accettore.Questo branch site è dunque una tappa intermedia nello splicing.Se altero il branchsite,altero lo splicing.

Siti di legame di proteine regolatrici dello splicing che cost lo spliceosoma.Queste proteine si legano al DNA,riconoscendo delle sequenze specifiche.Sono note delle sequenze che sono consenso per il legame con le proteine dello spliceosoma.Queste proteine non legano il sito accettore e donatore,ma permettono che lo splicing avvenga in maniera corretta.SR:proteine regolatrici dello splicing: possono legarsi a sequenze particolari sia in esoni che in introni.Le sr sono le masserelle grigie: se sono legate sulle sequenze corrette lo splicing avviene in maniera corretta.Se si ha una mutazione nella sequenza legata dalle SR,SR non si lega più alla sua sequenza: dunque abbiamo uno splicing alterato,che causa la rimozione di un esone.

Le conseguenze sono simili a quelle sinonime: non possiamo chiamarle silenti,perché possono avere conseguenze sullastabilità del trascritto.Rna ha una conformazione che dipende dalla sequenza: dunque se altero un nucleotide,anche se non modifica un aa,mod il suo ripiegamento.Le mutazioni sinonime pox avere effetto sullo splicing: perché queste mutazioni pox alterare questi siti di riconoscimento per le SR e quindi determinano uno skipping dell’esone (quindi una mutazione sinomia può avere una conseguenza cosi eccessiva).

CHARCOT-MARIE-TOTH NEUROPATIA DI TIPO 1Causata da un difetto del sn periferico,che porta a una demielinizzazione (mielina avvolge gli assoni del snc e snp); nella guaina milenica ci sono diverse proteine che permettono il corretto avvolgimento di questa membrana che avvolge a + strati l’assone;tra queste proteine c’è la MPZ che è la + abbondante nella mielina periferica; il gene si chiama MPZ,la proteina da esso tradotto è P0 : serve a unire 2 strati diversi della membrana che avvolge l’assone. Mutazioni di diverso tipo del MPZ,causano questa malattia,catratterizzata da:debolezza muscolare distale,cioè inizia dall estremità degli arti inferiori, e poi prosegue salendo verso gl arti,e alla fine colpisce anche gli arti sup.abbiamo anche perdita della massa muscolare(atrofia); si arriva anche a deformità dei piedi a causa di un difetto dell’innervazione periferica.

Dunque diversi tipi di mutazioni si possono avere su MPZ:es una mutazione silente di MPZ: dunque non alterava la sequenza degli aa,ma altera lo splicing,in quanto questa sequenza nucleotidica alterata riguardava la sequenza riconosciuta da SR.

Wt: white type significa di tipo normale=non mutato.Si è confrontato rna di una persona senza mutazione,con mRNA di una persona che presenta la mutazione e si è vista la formazione di un mRNA + corto rispetto alla sequenza normale,che deriva da un cambiamento dello splicing: che causava la rimozione di un pezzo dell’esone 3 si ha dunque un trascritto più piccolo,che alterava la sequenza di lettura, e dunque creava un codone di stop prematuro.(ricorda che non sempre le mutazioni sinonime alterano il trascritto,dunque a volte sono silenti).

Slide le mutazioni di splicingMutazione in frame: perdita di una porzione della proteinaNon in frame: si ha una mutazione framshift,che causa un codone di stop prematuro che porta alla degradazione del trascritto

Conseguenze di mutazioni dello splicing:perdita,aggiunta, leggi slide

SEQUENZE DI REGOLAZIONIPromotore: presenta la sequenza TATA che si trova prima del sito di inizio della trascrizione; deve restare costante perché una mutazione della TATA porta alla non trascrizione della proteina(dunque una mutazione dle promotore porta a una non trascrizione).

Sequenze UTR: alterano la stabilità del trascritto - stabile = è meno presente nella cellula = ha meno probabilità di essere tradotto (se invece la mutazione lo rende + stabie,si ha il contrario).

Es beta globina abbiamo detto che il suo gene può subire tante mutazioni diverse Es mutazione nel promotore: dovrebbe essere tata,la mutazione lo rende ataa poiché la mutazione riguarda il

promotore,il gene della globina non viene proprio tradotto. Mutazione che altera il codone di stop: dunque la traduzione prosegue anche nella porzione non

codificante(si trascrive anche la sequenza 3’ UTR) ,dunque avremo una proteina + lunga; normalmente il codone di stop subito prima del 3’ UTR.

Quindi mutazioni sia di introne che esone mod la sequenza della proteina. Mutazioni delle sequenze regolatrici invece modificano l’espressione della proteina(cioè se viene tradotta o

meno)

Mutazioni della beta globina causano anemie ecc.Le variazioni di sequenza (mutazioni puntiformi) non per forza causano malattie, ma possono semplicemente causare cambiamenti che riguardano la normale variabilità individuale:

es i gruppi sanguigni aspetti fenotipici che rendono diverso un individuo da un altro

Abbiamo almeno 38 milioni di variazioni di sequenza tra i genomi degli umani (si indica con 38 milioni di SNP=single nucleotide polymorfism): possono essere mutazioni non senso,missenso, frameshift ecc (le mutazioni viste fin’ora per la beta globina) queste 38 milioni di variazioni non causano malattie,ma creano la variabilità individuale,presente nella pop normale.Si parla di polimorfismi dovuti a mutazioni puntiformi. A cosa serve sapere questi 38 SNP?Es ho un paziente con la malattia di charcot vista prima: comincio a cercare mutazioni nei geni che cod per SPZ, e trovo una mutazione sinonima; dunque devo controllare se la mutazione del paziente è un polimorfismo presente nella popolazione! Dunque controllando questo catalogo,capisco che quella mutazione non causa malattia,ma è semplicemente un polimorfismo.

Ogni 100 paia di basi troviamo un SNP.Costituiscono lo 0,08% della variabilità individuale.

Un es di SNP: causa la pigmentazione della pelleNon è un carattere monogenico(noi ora stiamo parlando di questi);comunque nel gene OCA2 (gene per l’albinismo oculocutaneo di tipo 2: si chiama cosi perché se questo gene viene colpito da mutazioni + gravi,si ha albinismo,cioè mancata pigmentazione di cute e occhi) che codifica per la proteina P che sintetizza melanina, è stato trovato un polimorfismo (mutazione missense: un His viene sostituita con una Arg).

Slide VARIAIZONI DI SEQUENZAOra parliamo di mutazioni + grandi,non più di quelle puntiformi=riguardano + nucleotidi,fino all’intero cromosomi.

Ora vediamo mutazioni a sequenze microsatellitiIl numero di volte per cui es CA(sequenza di DNA) si ripete,varia nei 2 cromosomi omologhi dello stesso individuo, e anche da un individuo ad un altro si parla di CNV(copy number variants)

Il num di seq ripetute può diventare a volte troppo grande,causando dunque malattie specifiche anche molto gravi.

Vediamo le variazioni di CNV:riguardano sequenze che vanno dalle 50 bp fino alle 3 milioni di basi.

Possono causare malattie; a volte invece sono normali varianti polimorfiche.

Ricerca: hanno studiato sequenze di molte persone. Hanno visto che persone normali,hanno centinaia di regioni che presentano almeno 10-50 kb(dette CNV),che erano presenti: alcuni individui avevano 2 copie di una CNV,altri 3 ecc,oppure non averla propria.Dunque varia il numero di volte in cui si ripete la sequenza di dna detta CNV.Queste sequenze presenti in più copie,ma anche le delezioni,sono sparpagliate nei vari cromosomi.Quindi tra persone normali,la lunghezza di tutti i cromosomi sommati,può variare anche di 20 mb,in almeno 300 loci,a causa di quante quante sequenze CNV sono ripetute.

C’è un database delle CNV,in cui sono indicati vari loci.

Le CNV det almeno lo 0,2% della variabilità tot tra individui (quindi la variabilità individuale ècausata sia dalle SNP,che da queste CNV).

Es gene che codifica per la proteina amilasi è il gene AMY.Presente nella saliva umana.Mi aspetterei di trovare un AMY su un cromosoma omologo,e un altro amy nell’altro cromosoma omologo.In realtà,ogni individuo può presentare fino a 15 copie (quindi non solo le classiche 2 copie,presenti nei 2 cromosomi omologhi) del gene amy; + copie di amy ci sono,+ amilasi è presente nella saliva del soggetto.Questo studio è stato fatto nel 2007.Si è visto che popolazioni con un elevato apporto di amido nella dieta,hanno mediamente più copie del gene amy(perché questo gene viene più usato da queste popolazioni): 7 contro 5 di num medio di copie; è una selezione naturale,non una mutazione indotta dall’amido.Il gene amy è un esempio di CNV: uno stesso gene,è presente con un numero di copie diverso.

Queste CNV originano da un fenomeno d ricombinazione :il crossing over.Durante la divisione ,si ha un appaiamento dei cromosomi omologhi;

se si appaiano in modo sfasato(perché 2 sequenze si riconoscono,perché sono simili alle sequenze a cui solitamente si appaiano),anche il crossing over è anomalo: ottengo un cromosoma con es 2 copie di amy,mentre l’altro non ha neanche una copia (e questo fa si che un individuo abbiamo + o meno copie di amy penso) Min 1: 19Questo sfasamento di appaiamento ,causa la malattia di charcot

Fin’ora abbiamo analizzato quello che avviene nella popolazione generale;ora confronto un individuo rispetto ad un altro:nel 2007 si sono sequenziati genomi di singoli individui.Nella slide i dati: 62 CNV ecc il 17% delle varianti delle regioni coding,che troviamo in questo individuo normale,predicono cambiamenti di proteina: dunque prevedo le malattie che può avere.

Il progetto 1000 genomi ha sequenziato il genoma di 1000 individui nel mondo.Ciascuno individuo presenta mutazioni sinonime e mutazioni non sinonime; ciascuno di noi ha un certo numero di mutazioni con effetto grave,pur essendo normali; ogni individuo mediamente ha 120 mutazioni LOF(loss of function),di cui 20 presenti su entrambi gli alleli(quindi altera completamene quel particolare gene).Quindi se analizzo il genoma di un individuo,trovo almeno 120 mutazioni LOF: non so però quale di queste altereranno in modo patologico la funzione della proteina o no.Molte di queste mutazioni originano da noi,dunque non le abbiamo ereditate.

Le mutazioni colpiscono non solo i geni che cod per proteine,ma anche i geni che cod per rna non codificanti:es mutazione del gene TERC: fa parte del complesso della telomerasi.La telomerasi è impo perché mantiene la lunghezza corretta dei telomeri: è una trascrittasi inversa,che presenta un RNA,che funge da stampo per la duplicazione delle parti estreme dei telomeri.MALATTIA DISCHERATOSI CONGENITA DI TIPO 1: causata dalla mutazione del gene TERCquesto gene codifica appunto per TERC(che è l’RNA usato dalla telomerasi dunque è un rna non codificante).Leggi slide

14 MARZOGiovedi prima esercitazione cartacea: sui caratteri e malattie monogeniche

Slide CORRELAIZONE GENOTIPO-FENOTIPOEsistono regole che permettono di prevedere il fenotipo a partire da un particolare genotipo?

Slide cromosomi omologhiNella slide sono omologhi: uno di origine paterna e l’altro materna;non sono uguali: perché analizzando la sequenza nucleotidica tra i 2 cromosomi,vediamo che troviamo variazioni di sequenza (es SNIP, copy number ,microsatelliti ecc),anche in assenza di patologie.

GENEÈ un porzione di DNA che codifica per un RNA(non coding) o/e una proteina.

LOCUSSignifica luogo,posizione.È la posizione che un gene occupa su un cromosoma.Es il gene A: occupa quella posizione su ciascuno dei 2 cromosomi omologhi.In assenza di riarrangiamenti patologici,ciascun gene occupa sempre lo stesso locus su quel determinato cromosoma,intutti gli individuidunque il locus è specie-specifico; riarrangiamenti patologici possono modificare il locus di un gene.

ALLELEÈ la forma alternativa di un determinato gene: cioè se valuto la seq nucleotidica di un gene es A,la confronto con il gene a, posso osservare differenze nucleotidiche; rendono dunque un gene rispetto al corrispettivo gene sul cromosoma omologo leggermente diversoperché presentano differenze nella sequenza nucleotidica.Su ciascun cromosoma ho solo una versione(=1 tipo di allele) di un determinato gene: quindi o A o a.

Se un gene può presentare più di una variante allelica,quel locus si definisce locus polimorfico.

GENOTIPOInsieme degli alleli che un individuo presenta in un certo locus.

FENOTIPOBisogna individuare il mezzo per osservarlo. Slide

Il genotipo del tipo lo definiamo dunque Aa, per quel determinato gene.

I genotipi possibili dell’individuo Aa: AA abbiamo lo stesso allele(quindi stessa sequenza nucleotidica) su entrambi i cromosomi omologhi;

l’individuo è omozigote per quel gene su quel determinato locus aaè omozigote per quel gene su quel determinato locus Aa o aA(aA si considera il quarto tipo,ma non ha molta importanza,tanto è sempre a + A)il soggetto è

eterozigote: su un cromosoma abbiamo l’allele A,sull’altro a.

Capiamo ora il fenotipo:quindi dipende da ciò che sta a valle del dna: rna e proteine.

Allele A codifica per la proteina A ; perché questo allele ha quella determinata sequenza nucleotidica che cod per quella det proteina.

Allele a codifica per la proteina a

Fenotipo dell’omozigote: Genotipo AA produce la proteina A che det il fenotipo A

aa a a

Fenotipo dell’eterozigote:può produrre sia la proteina A che a,perché ha tutti e due gli alleli.Qual è il suo fenotipo? Non è facile prevederlo; non si sa se prevarrà la proteina A o a,e dunque che fenotipo causano.

Se l’allele a è mutato nel omozigote poiché l’omozigote ha 2 copie dell’allele a mutato,accade che ciascun allele a mutato trascrive per un RNA mutato che traduce per una proteina a mutata.

L’eterozigote invece produce un RNA normale (trascritto dall’allele sano) e uno mutato(trascritto dall’allele mutato)che rispettivamente tradurranno per una proteina normale e una proteina mutata.

Fenotipo dell’etero:possiamo fare previsioni.

Se sia A che a sono trascritti e tradottequindi hanno un effetto,sono funzionali: quindi nell’etero il fenotipo sarà det da entrambi: Aa

Se una delle due proteine, es a,non è prodotta; oppure è prodotta ma non è funzionale (è mutata)allora nel fenotipo non vediamo l’effetto di a; dunque il fenotipo è det solo dalla proteina A.

Slide cromosoma 9-locus AB0(zero)Troviamo il gene che cod per gli alleli dei gruppi sanguigninel locus ABO: sta nel braccio lungo del cromosoma 9. Dunque in questo locus troviamo una sequenza nucleotidica: in rosso esoni,introni sono la barra nera.È un locus polimorfico: perché presenta 3 alleli: allele A,B,0.

Dunque quanti genotipo può presentare questo locus? Omo: AA, BB, 00 Etero: AB(oppure possiamo chiamarlo ance BA,è la stessa cosa) ,A0,B0

Quindi 6 genotipi possibili.

Qual è il fenotipo di questi 6 genotipi?Sono 4 possibili fenotipi:

A det dai genotipi: AA,A0 ABAB B BB,B0 000

Sono 4 perché ricorda ci sono proteine che prevalgono su altre: dominanza e recessività.Un fenotipo che si manifesta sia nell’etero che omo si definisce dominante: es fenotipo A(det da AA,A0).Fenotipo 0 invece è recessivo: si manifesta solo nell’omo.Definizioni di recessivo e dominante si riferiscono sia a situa normali che patologiche.--gli alleli A,B sono entrambi dominanti; A e B sono pari,nessuno domina sull’altro si parla dunque di alleli codominanti: sono quegli alleli che si manifestano entrambi in un individuo etero.--l’allele 0 è sempre recessivo cod proteine che non si manifestano negli etero, non ha effetto fenotipico; che proteina cod l’allele 0? Quindi è una proteina non funzionante: perché non è presente,oppure è presente ma non funzionante.

Slide con def si dominante-recessivoNB: si riferiscono al fenotipo,non al genotipo; il gneotipo non crea un effetto dominante o recessivo.

FENOTIPO AB0Questi alleli cod per molecole espresse sulal superficie del gr;sul gr troviamo glicoproteine che non centrano col locus ABO.Queste glicoproteine: la barra nera è detta sostanza H.Gli alleli intervengono nel mod la sostanza H: gli allei AB0 cod per enzimi che sono glicosiltrasferasitrasferiscono uno zucchero,in una posizione particolare: cioè sulla sostanza H.Come la modificano? In maniera diversa:

alelle Bcod per una glicosiltrafserasi che agg alla sostanza H un galattosio(quadratino verde) Allele Acod per glicositrasferasi che agg alla sostanza H una galattosamina(pallino rosso) quindi questi alleli cod per proteine simili: cioè cod per una glicosiltrasferasi specifica per la sostanza H,ma

differisocno per lo zucchero che aggiungono. Allele 0cod per una proteina non funzionante: enzima non in grado di mod la sostanza H. quindi un omo 00

non ha la sostanza H modificata.

Mi ha cancellato. Incolla GENETICA MICHELLE =)

COME SI ESAMINA IL FENOTIPO?Agglutinazione dei gr: slide

Il gruppo 0: non ha antigeni sul gr; dunque produce anticorpi anti A e anti B nel suo siero. quindi questi anticopri non lo danneggiano.

Se questi anticorpi invece li introduco in un soggetti di gruppo A,B,ABO: riconoscono e legano gli antigeni A e B.Gli anticorpi possono legare 2 antigeni diversi: dunque pox legare anche 2 gr diversi.Agglutinazione: anticorpo di individuo di gruppo 0,se il siero di questo individuo(che contiene gli anticorpi quelli) lo introduco in un soggetti che ha allele A,legano antigene A poiché ciascun anticorpo può legare anche un latro antigene,attira a sé 2 cellule.Se il siero di un indviduo di gruppo 0,lo metto in un altro soggetto di gruppo 0,non si crea agglutinazione: perché questianticopri non trovano il loro antigene.

Immagino di avere in 4 provette separate: siero di gruppo 0,A,B,AB. È un lavoro di lab.Gruppo A. fa agglutinazione con provetta B e AB.Gruppo B: fa agglutinazione nella provetta A,AB.

Gurppo AB: non f agglutinazione in nessuna provetta.

Quindi se non conosco il gruppo sanguigno di un individuo,basta che vado a vedere l’aspetto delle provette(di cui io so che tipo di siero c’è).

Gruppo 0: donatore universale,??AB: ricevente universale

Slide GENOTIPO-FENOTIPO NELEL MALATTIE MONOGENICHEEmoglobinaSlideALCUNE MALATTIE CAUSATE DA MUTAZIONI DELLA BETA GLOBINA BETA TALASSEMIA = ANEMIA MEDITERRANEA colpisce la bambina nella slide; mutazione non sense (in Sardegna è frequente quella nella slide): porta a una non produzione di beta globina,quindi l’individuo produce solo alfa globine: alfa tenta dunque di produrre un tetramero solo di alfama non è funzionale come il normale tetramero; tetramero alfa è instabile e dunque vien degradatato. Quindi questo malato ha una ridotta produzione di Hbperché il tetramero solo di alfa viene degradato.Beta talassemia causa un fenotipo recessivo: quindi i malati sono omozigoti per questa sostituzione C-T nel codone 39(cioè hanno questa mutazione nonsense su entrambi gli alleli).Fenotipo: debolezza, nel midollo osseo si tenta di rpodurre + gr perché Hb viene defradata: quindi il midollo osseo viene deformato da questa sua attività. Il apziente necessita di frequenti trasfusioni di sangue.

ANEMIA FALCIFORME:mutazione missense della beta globina nel codone 6: acido glutammico diventa valina. Riguarda quindi solo un cambiamento di aa.La beta globina in questo caso viene tradotta(nella beta talassemia veniva degradata): si forma il tetramero alfa-beta ma ha un difetto deforma il gr,perché Hb con questa mutazione,ha una struttura alterata rispetto alla hb normale. La diversa struttura dipende appunto dall’aa diverso: acido glutammico è carico,valina è apolare e idrofobico. Quindi si creano legami deboli tra un Hb e un’altra Hb: tra Valina e leucinaquindi sono dovute alla valina,che nel Hb normale non è presente. Si formano dunque strutture mutlimeriche di Hb con interazioni deboli,ma sufficientemente forti da formare queste strutture. Rende Hb rigida e insolubile dentro il citosol del gr,che dunque deforma il gr. Questa deformazione causa difetto estetico, ma anche funzionale,nel suo fenotipo: gr normale si muove anche tra i capillari che sono molto piccoli,e quindi può fare tutti gli scambi gassosi; il gr che contiene queste fibre di Hb rigida,questo gr non riesce a passare nei capillari più piccoli, e dunque crea piccole occlusionicreano un danno a livello die tessuti che si trovano a vale dei di occlusione, causando necrosi di questi tessuti.La necrosi può riguardare diversi tessuti: es cuore(mi causa infarto),polmoni,cervello,reni, cerebrali (mi causano paralisi)ecc. I gr deformi hanno un emivita minore: dunque essendo degradati prima,ne deriva una condizone di anemia.

Il fenotipo può essere analizzato da diversi punti di vista:CLINICOÈ un fenotipo recessivo: prima di tutto analizzo il paziente dal punto di vista clinico,e vedo che è omo per la mutazione.si indica con SS(S indica allele mutato;A quello sano); AS è sano.Oltre al punto d vista clinico,posso analizzare la mutazione dal punto di vista:

CELLULAREcioè esamino i gr con uno striscio di sangue e poi li osservo al mo: vedo che gli indivdui SS hanno i gr con una forma a falce; gli individuo AS, e A hano i gr rotondi.Quindi anche da qst punto di vista è un fenotipo recessivo.Se la conc di O2 è ridotta,osservo che alcuni gr a falce anche engli etero:lo pox osservare in lab; quindi vedi che se cambio il metodo di indagine,la malattia diventa dominante.

MOLECOLAREesamino direttamente la proteina. Uso elettroforesi: proteina si muove in un campo elettrico: migra + o meno velocemente sulla base di massa,carica(va verso polo pos o neg); prima ho detto che passo a valina che non è carica, dunque la beta globina mutata ha ua carica diversa se faccio elettroforesi con Hb mutata e noramale,posso distinguerle sulla base dell’elettroforesi:in individuo omo AA,Hb migra fino a quel punto del campo elettrico;SS oltrepassa quel punto di riferimento di AA;AS: ho il 50% di proteina normale che si ferma come AA; e il 50% che migra come SS quindi cosi ho separato le 2 forme di Hb. Quindi il fenotipo è codominante: cioè vedo gli effetti di entrambi i genotipi: AA,SS,AS. Ripeto che dunque basta cambiare metodo di indagine,per avere fenotipi diversi.

Posso anche analizzare la sequenza di dna: in questo caso sto analizzando il genotipo.

Arriviamo a regole generali: fenotipo è la manifestazione di genotipo,ma dipende dal metodo di indagine: e quindi i concetti di dominate e recessivo sono concetti generali non assoluti.

15 MARZOMALATTIE MONOGENICHEOra rispondiamo alle domande: parliamo di malattie monogenichequal è la causa della malattia?perchè si ammalano?Da quale genitore l’hanno ereditata?potranno trasmetterla ai loro figli?

Vediamo la genetica formale: come si trasmettono i caratteri.

Ripassiamo mitosi e meiosisono diverse per finalità e svolgimentoFinalità di

mitosi: la usano le cellule somatiche del nostro organismo meiosi: la usano solo le cellule germinali(danno origine ai gameti)

questi gameti devono avere caratteristiche particolari: devono dividere perfettamente a metà il patrimonio genetico e quindi produrre cellule aploidi.

Partendo da una cellula diploide 2n: corredo diploidePrima di fare meiosi e mitosi nella fase S si ha la replicazione del DNA: la sua copia si unisce alla copia di originale, a formare 1 cromosma,composto da 2 cromatidi fratelli uniti al centromero sono veramente identici nella sequenza del dna(infatti hanno lo stesso colore)sono contati come 1 cromosoma; quindi la cellula resta diploide.Cromosoma verde e fucsia: uno di derivazione materna e l’altro materna.

MITOSIDisposizione dei cromosomi lungo il piano equatorialeAttraverso l’attrazione dei microtubuli verso i poli opposti,i 2 cromatidi fratelli vengono separati e migrano verso i poli opposti fino a formare 2 cellule distinte ,perché si sono sintetizzate anche nuove membrane plasmatiche.Alla fine ottengo 2 cellule figlie diploidi uguali alla madre in questo modo trasmetto lo stesso corredo genetico.Sempre se non avvengono errori: intervengono enzimi riparo che correggono gran pare degli errori,ma non sempre tutti.

MEIOSI Nella mitosiabbiamo 1 divisione mitotica Nella meiosi 2 divisioni meiotiche

Nella prima divisione meiotica succede:i cromosomi iniziano come diploidi.Si dispongono lungo il piano equatoriale,ma in modo diverso: si dispongono a coppie di omologhi,perché ogni cromosoma riconosce il proprio omologo nella cellula,con cui si appaia(intervengono proteine).

Durante l’appaiamento dei cromosomi omologhi,avviene il crossing over: cioè un incrocio tra cromatidi non fratelli si rompe il legame fosfodiesterico e se ne forma un altro; quindi alla fine ho 2 cromosomi che si sono scambiati tratti di DNA,scambio reciproco.È previsto che avvenga almeno 1 crossing over per coppia di omologhi.Si sono scambiati lo stesso gene! Gene A e B dunque si sono scambiate le varianti alleliche: quello della mamma si è scambiato con quello del padre.Quindi alla fine avrò cromosomi ricombinanti: il cromatide che ha subito il crossing over;non ricombinante: è quello che non ha subito crossing over.

Alla fine della prima divisione meiotica,si separano i cromosomi omologhi,sempre attratti dai microtubuli verso i poli opposti della cellula.Quindi alla fine ho cellule con un corredo aploide.

Abbiamo un’assortimento casuale dei cromosomi omologhi:cioè i cromosomi omologhi si possono separare in maniera diversa;alcune cellule si prendono il cromosoma del padre,un’altra quello della madre (che erano coppie di cromosomi omologhi,che si sono separati).Alla fine della prima divisione meiotica ho dunque 4 celluel diverse:1 cromosoma materno + 2 cromosoma paterno1 p + 2 m ecc vedi slideLo scopo è come lo crossing over: generare gameti diversi.

Seconda divisione meiotica avviene:saparazione dei cromatidi,come avviene nella mitosi.

GAMETOGENESI MASCHILETroviamo spermatogoni: progenitori sono diploidi.Fanno mitosi,formando numerosi spermatogoni.-Cresce formando spermatocita 1° che è diploide:

lui fa meiosi1: formando 2 spermatociti (aploidi) fanno meiosi 2: 4 spermatidi (aploidi) maturano a formare spermatozoi

la cellula che effettua la meiosi,non può più andare incontro a mitosi.

GAMETOGENESI FEMMINILETroviamo oogoni: progenitori diploidi.Fanno mitosi.Cresce a formare oocita primario -diploide:

meiosi 1: 2 cellule aploidi diverse oocita 2° + globulo polare(i globuli polari sono aploidi,sono + piccoli,non specializzati,non partecipano alla fecondazione).

meiosi 2: solo oocita 2° la fa a formare 1 ovulo maturo + 1 globulo polare.

Nel maschio: da 1 spermatocita primario 4 spermatozoiFemmina: da 1 oocita primario1 oocita maturo + 2 globuli polari

Nel maschio: la gametogenesi comincia dalla pubertà e continua per sempre. Si completa in 48 gg.Nella femmina: inizia nel 3° mese di vita embrionale, e si blocca alla meiosi 1(nella profase:stadio in cui si formano i crossing over), fino alla pubertà durante la quale nl ciclo mestruale,una delle cellule prosegue la meiosi,che si completa solo se avviene la fecondazione.

Slide differenze tra mitosi e meiosi,vedi tabella (questi dati sono domande d’esame)Sia in meiosi che mitosi la replicazione del dna avviene 1 sola volta.

Slide CONSEGUENZE GENETICHE DELLA MEIOSI Dimezzamento del corredo da diploide ad aploide: indispensabile per fecondazione a formare uno zigote,che

ripristinare l’assetto diploide. (siamo interessati alla meiosi) Segregazione dei cromosomi omologhi(cioè i cromosomi omologhi si separano in meiosi 1-metafase): è la 1°

legge di Mendel Assortimento indipendente dei cromosomi omologhi(una cellula ha l’omologo della mamma,un’altra quello del

padre): è la 2° legge di Mendel I gameti sono diversi a causa di:

crossing over segregazione dei cromosomi omologhi indipendente: che ci permette di avere combinazioni

gametiche diverse: abbiamo 23 coppie di cromosomi, quindi 2 alla 23. Quindi ciascun individuo può produrre 2 alla 23 assetti diversi di gameti (tutto questo senza crossing over; col crossing over la variabilità aumenta ancora di +).

Facendo 2 alla 23: ottengo 8 milioni.Questi 8 milioni si possono accoppiare in modo diverso: e le possibili combinazioni si calcolano con 2 alla 46 2 gameti mi danno lo zigote.

+ grande è il cromosoma= + crossing over può fare.

Il numero di possibili combinazioni zigotiche: supera il numero degli abitanti al mondo questo significa che non esiste un fratello uguale ad un altro geneticamente; ad eccezione dei gemelli monozigotici:derivano da 1 unico specifico gamete femminile e 1 unico specifico gamete maschile che si sono uniti nello zigote che si divide in 2 parti a dare origine ai 2 gemelli geneticamente identici.I gemelli dizigotici: derivano da 2 zigoti diversi; ogni zigote deriva da gameti diversi e quindi sono come 2 fratelli.

Slide CONSEGUENZE GENETICHE DELLA MEIOSIParliamo di SEGREGAZIONE DEI CROMOSOMI=1° LEGGE DI MENDELAvviene nella 1° divisione meiotica:abbiamo la separazione dei 2 alleli.Es locus AB0: in un etero di gruppo AB: forma gameti con la meiosi 1 gamete ha il genotipo A(50%), e l’altro con genotipo B(50%).

Se sappiamo il genotipo dei gameti posso risalire al fenotipo dello zigote.Quindi rispondiamo: da chi l’ha ereditata?

ESEMPIO: ci dà un metodo che ci suggerisce di seguireQuale sarà il gruppo sanguigno dei figli di una mamma con fenotipo AB, padre fenotipo B (parliamo sempre di fenotipi,mai di genotipi)? Questi 2 sono andati in laboratorio analisi a porre la questione.Dobbiamo dedurre il fenotipo dal genotipo: e rispondo dunque alla domanda ‘qual è il fenotipo?’

Genotipo mamma: AB 50% gameti A e 50% BPadre: 00 (allele 0 + allele 0)100% gameti con genotipo 0

Dunque formano gameti.Il gamete 0 può fecondare il gamete A o il gamete B.Dunque il figlio ha genotipo:A0 o B0 quindi hanno prob di avete 50% di figli con gruppo sanguigno A, e 50% con gruppo sanguigno B.Quindi abbiamo 4 combinazioni zigotiche (uguali a 2 a 2 perché il padre è omozigote)

Possiamo anche usare il quadrato di punnet:riporta i tipi di gameti prodotti da ogni genitore.Il quadrato riporta la combinazione dei gameti a formare diversi zigoti.

Esempio: Slide matrimonio tra 2 eterozigotiGenotipi: A0, BOFenotipicamente: A,B

Il fenotipo A,può anche avere genotipo AA ; so che è A0 perché vado a vedere i genitori.

I figli hanno genotipo:AB,A0,B0,00 sono 4

Il papà fa: 50% gameti A e 50% BMamma: 50% B e 50% 0

MALATTIE MONOGENICHESono la prima categoria che vediamo,di malattie genetiche (oltre a cromosomiche e multifattoriali):difetto di 1 singolo gene.Sono le uniche malattie per cui possono applicare le leggi di Mendel (alle cromosomiche e multifattoriali non posso).Sono malattie frequenti: 5,5 a 1,4 & su mille abitanti. Sono rare,ma interessano molti pazienti.

Le malattie monogeniche si possono dividere sulla base della localizzazione (locus)del gene su un cromosoma autosomaè definita malattia autosomica. Si dividono in: cromosoma sessualesessuale (in gran parte dei casi riguarda un gene che ha locus sul X; pochissime

malattie sono note sul Y,perché è piccolo e ha pochi geni)

Malattie autosomiche e sessuali, si dividono in: dominanti quando si manifesta sia in eterozigosi e omozigosi recessive si manifesta solo negli omozigoti (devono avere entrambi gli alleli mutati di un certo locus)

slide SIMBOLI PER DISEGNARE ALBERI FAMILIARIquando abbiamo un paziente per cui sospettiamo una malattia monogenica,disegniamo un albero familiare almeno a 3 generazioni: per ciascuna generazione riportiamo i sani e i malati(entrambi sono rilevanti).Leggili nella slideNel disegnare l’albero c riferiamo al fenotipo: dunque il bianco indica sano fenotipicamente.

Gemelli identici=s’intende omozigoti Non identici=dizigoti Sesso non noto: alcuni individui richiedono una privacy sul sesso. Probando: è l’individuo attraverso cui inizia la raccolta delel info della famigliaè il primo malato che vinee in

laboratorio, e poi analizzo la sua famiglia.

MALATTIE AUTOSOMICHE DOMINANTICASO N.1Leggi slideUn uomo si reca al pronto soccorso perché ha dolori al petto e gli viene fatta diagnosi di infarto del miocardio. Viene curato e diventa stabile dal punto di vista cardiaco dunque iniziano degli accertamenti.L’infarto è molto frequente ma nei soggetti al di sopra dei 50-60 anni; questo soggetto è più giovane; dunque mi viene in mentre che la malattia ha una causa genetica che porta a una manifestazione precoce della malattia stessa (lo penso ogni volta che una malattia si manifesta in modo precoce).Ha elevati livelli colesterolo nel sangue, e deposito di lipidi ad es nella pelle attorno agli occhi.Dopo gli accertamenti clinici,il genetista disegna l’albero genealogico:le generazioni si numerano con numero romani: la 1° è la generazione + antica.Con la freccia è indicato il probando: il paziente lui è il III6.(li ha colorati di rosso invece di nero)Il probando ha una sorella con la stessa patologia,ma anche cugini ,zii ecc :

la giovane età del paziente e l’albero genealogico

mi porta a pensare a IPERCOLESTEROLEMIA FAMILIARE: che è una malattia autosomica dominante, monogenica, prevalenza di 1 su 500(molto alta): hanno elevati livelli di colesterolo nel sangue (valori superiori di 200 mg/dl che è il valore nornale) hanno depositi di colesterolo nella cute , nei tendini,nelle arterie(causando infarto del miocardio; ictus

cerebrale)

non tutti i soggetti con ipercolesterolemia hanno questa malattia:solo il 5% dei soggetti con ipercolesterolemia hanno tutti questi sintomi.

Negli omozigoti: la malattia è molto è grave.

Il probando vuole sapere se può trasmettere la malattia ai figli(anche gli altri malati della sua famiglia lo vogliono sapere):conosciamo il fenotipo di tutti: malati o sani.Per stabilire il rischio di trasmissione devo però sapere il genotipo, e poi faccio il quadrato di punnet per vedere la frequenza di malattia.

Vediamo i genotipi:Per convenzione,per qualunque malattia: l’allele mutato è A; quello normale è a

il malato può essere: omozigote(AA) o eterozigote (Aa) (perché la malattia è dominante) il sano è:aa

i malati non possono essere tutti AA: perché se no tutti i discendenti sarebbero malati(perché la malattia è dominante);qui vediamo che un malato ha anche figli sani.Il figlio sano nella prima generazione ha: un a da papà,un a da mamma (dunque la mamma ha Aa)Quindi so che la mamma non può essere AA,se no tutti i figli sarebbero malati(perché basta una copia di A per essere malati) dunque capisco che tutti i malati sono eterozigoti,compreso il probando.

Il malato che probabilità ha di trasmettere la malattia se sposa un soggetto sano?Faccio punnet: aa e Aa scrivo i loro gameti: hanno il 50% dei figli con Aa(malati), e 50% aa(sani)

REGOLE GENERALI DELLE MALATTIE AUTOSOMICHE DOMINANTIa) La malattia è presente in tutte le generazioni: ogni malato,ha uno dei 2 genitori che è malato (si indica con trasmissione verticale).b) è autosomica: dunque maschi e femmine hanno uguale prob di averla e con uguale gravitàc) è come il punto bd) un genitore malato etero che sposa un sano; il figlio ha il 50% di ereditare la malattia. Questo è indipendente da quanti figli ha già avuto la coppia: la probabilità di avere un figlio malato è sempre del 50%,perché i gameti sono tanti e mantengono sempre un rapporto 50:50 (anche se le gravidanze precedenti hanno usato dei gameti).

Tabella alcuni caratteri autosomici dominanti

16 MARZOParleremo delle malattie in rosso.

Perché un carattere codifica per un carattere dominante?Basta 1 allele mutato per esprimere la patologia.

Slide EFFETTO DELLE MUTAZONI SUL FENOTIPOLe mutazioni pox causare:

1) la perdita della funzione della proteina cod dal gene mutatodefinita anche aploinsufficienza; es ipercolesterolemia familiare

2) oppure può det un guadagno di funzioneche comunque è tossica

parliamo di malattie dominantiipercolesterolemia familiare.Il gene difettoso in questa malattia,è LDLR(recettore per le lipoproteine a bassa densità): mappa sul cromomsa 19(non lo vuole)cod per una proteina di membrana espressa in modo ubiquitinario,che è un recettore; il suo ligando sono le LDL.Questo recettore lega LDL(che hanno lipidi tra cui colesterolo,oggetto della patologia); il legame avviene con la apob100;internalizza LDL all’interno della cellula; nella cellula,si ricicla il recettore che torna in membrana,mente la LDLviene degradata con liberazione del colesterolo all’interno della cellula.Quindi le LDL servono ad internalizzare il colesterolo plasmatico in questo caso la colesterolemia ha valori al di sotto di quelli patologici.Il colesterolo libero all’interno della cellula causa:

diminuisce la sintesi endogena del colesterolo,xk comunque arriva anche da fuori avviene esterificazione del colesterolo cosi viene depositato all’interno della cellula(csi si libera dal citosol),

perché il colesterolo libero attiva la sintesi dell’enzima ACAT diminuisce la sintesi del recettore LDLR

il paziente di 45 anni ha ipercolesterolemia famigliare: perché ha una mutazione del aa 200 del recettore,che al posto di acido aspartico ha glicina; aa si trova dove indica la freccia rossa.Questo aa è impo per l’interazione con LDL: a causa di questa mutazione missense del recettore,perde la sua capacità di legame con LDL(dovuto quindi solo ad 1 aa; la mutazione missense causa dunque pedita di funzione del recettore) la perdita di funzione di indica con aploinsufficienza:avere un assetto aploide,perché il soggetto è etero,quindi ha un alelle sano ma questo allele sano è insufficiente a mantenere un fenotipo normale,perché il 50% di proteine sane prodotte non sono sufficienti a bilanciare l’effeto del 50% di proteine mutate.

Nell’omo: ha entrambi gli alleli mutati,dunque non ha nessuna copia di proteina funzionate,dunque la ipercolesterolemia è ancora + grave; il fenotipo è + grave e si manifesta + precocemente in età pediatrica. Gli omo sono rari per questa malattia.

Slide aterosclerosiPlacche aterosclerotiche possono determinare problemi caridiovascolari come infarti ecc

L’aploinsufficenza spiega molte delle malattie autosomiche dominanti,ma non tutte:perché a volte la mutazione fa acquisire una nuova funzione es avviene NELL’ACONDROPLASIA:la patologia si manifesta nei primi anni di vita,in quanto gli arti inferiroi hanno uno sviluppo ridottocausato da un problema delle cartilagini di accrescimento delle ossa lunghe.Nella testa la fronte è prominente,la radice del naso è infossata,ha le dita un po’ corte; nell’accrescimento ha una lordosi lombare eccessiva.Il problema principale è la statura. La malattia si cura con trattamenti di GH,e con trattamenti chirurgici che allungano l’osso.

È una malattia autosomica dominante.La mutazione è del recettore FGFR3,ha un ruolo impo nel processo di ossificazione.La mutazione è missens nel aa 380.

Anche la mutazioni di FGFR3,1,2, causano sempre problemi nell’ossificazione.La mutazione è del dominio transmembrana.

Il suo ligando è il FGF.Il legame recettore normale FGFR3 + EGF causa una trasduzione negativa: dice ala cellula(es cartilagine dell’osso di accrescimento) di ridurre le divisioni mitotiche dunque si ha un ridotto acccrescimento; questo è normale perché la crescita non avviene per tutta la vita.

La mutazione del dominio trasnmembrana del FGFR3 determina la produzione di un recettore che sta in membrana,ma acquisisce una funzione: causa sempre una segnalazione di tipo negativo,anche se nel ECM non c’è EGF quindi lavora troppo,acquisice una funzione, ma non è positivo; non ha più un accensione/spegnimento causa dunque inibizione della lunghezza dell’osso.

La malattia è soprattutto in eterozigosi. In caso di omozigosi: è talmente grave che i soggetti muoiono entro il primo anno di nascita.

A volte il guadagno di funzione,è talmente accentuato che si parla di effetto ‘dominante negativo’:parliamo DELL’OSTEOGENESI IMPERFETTA.Coinvolge il processo di ossificazione.È rara.Si manifesta con caratteristiche diverse:

esistono forme lievi,es forma di tipo 1:che causano una lieve fragilità ossea,comparsa di sclere blu,dentinogenesi imperfetta

e poi forma di tipo 2: è molto grave,li soggetti muoiono subito dopo la nascita; fratture osse,nascono già con gravi deformità ossee

forme intermedie come gravità,che sono di tipo 3 e 4

alla base di questa malattia,sia nella forma lieve che grave,di uno dei 2 geni: COL1A1 e COL1A2 che codificano per le catene del procollagene leggi slide.

Ci sono diversi tipi di mutazioni; c’è relazione tra il tipo di mutazione e tipo di osteogenesi imperfetta(e quindi grado di gravità della malattia)?Es mutazioni missense(proteina presente ma mutata) e mutazioni nonsense(proteina viene degradata perché ha codone di stop prematuro); quale delle 2 causa la forma più grave?

Missense forma grave: è la bambina nella slide; nella radiografia si vedono le fratture,che porta a morte perinatale.

Nonsense forma lieve:

le proteine codificate dai geni COL,formano molecole multimeriche: quindi il procollagene normale ha 1 COL1 e 2 COL2;codificate dai geni COL1 e 1 COL2(sono 2 cromosomi).Il verde indica l’allele mutato.

Nella nonsenseho solo il 50% del procollagene che avrei in soggetto sano(la proteine cod da allele verde viene degradata); si parla di aploinsufficienza,cioè non è sufficiente.

Missenseporta all’espressone della proteina verde(nella nonsense vien degradata) che è mutata: possiamo avere 4 possibili conformazioni:

in ¼ procollagene normale quindi ho solo il 25% di procollagene normale (quindi è + grave del 50% che ho nella nonsense). La proteina muata ha effetto dominante negativo o suicido proteico: cioè interagisce negativamnte anche nei confronti di proteine normali,che in questo caso è quelal nera. Infatti la verde si lega alla nera,creando molecole di procollagene mutato.

¼ con 2 catene verdi + 1 nera(normale) ½ con 1 verde + 1 rossa + 1 nera

Quindi le missense sono + gravi quando abbiamo a che fare con proteine che interagiscono con altri proteine a formaredimeri,trimeri ecc

MALATTIE AUTOSOMICHE RECESSIVENelle malattie recessive si parla quasi sempre di perdita di funzione.Autosomiche dominanti sono le + frequenti; un 30% sono autosomiche recessive.

CASO 2Anna,alla nascita è normale; a 6 anni comincia ad avere problemi di accrescimento. Viene ricoverata per infezioni polmonari.Ha la FIBROSI CISTICA: autosomica recessiva.Lei è l’unica malata della famiglia è una situa tipica delle malattie recessive.

A cos’è dovuta?Alterazione del trasporto elettrolitico: a livello dele cellule epiteliali di diversi tessuti(es respiratorio),soprattutto degli ioni cloro causa secrezioni mucose dense: es nell’epitelio respiratorio,che proovca insufficienza respiratoria, e infezioniricorrenti(perché le secrezioni mucose dense causano + frequenti infezioni respiratorie).Troviamo anche alti livelli di cl nel sudore: è infatti un test diagnostico antico(prima che venisse usato quelle genetico,ma è ancora usato) per diagnosticare questa malattia.I difetti non sono solo a livello respiratorio:

troviamo insufficienza pancreatica esocrina: gli enzimi pancreatici non riescono a raggiugnere il tratto digerente,perché queste secrezioni dense colpiscono anche il tratto digerente

infertilitèà nel maschio: a causa di assenza di vasi deferenti,anche se gli spermatozoi li produconomin 52

si interviene iniettando enzimi pancreatici esogeni.

Il difetto è della proteina CFTR: (non le interessa cromosoma 7)È di membrana in tutte le cellule epiteliali,anche in quee sudoripare(cl eccessivo nel sudore).Ha 2 domini transmembrana; vers il citosol ha 2 domini di regolazione (sono nbf,in rosso) che legano atp.Si presenta come un canale di membrana attraverso cui passano Cl:il passaggio è regolato dai domini di regolazione,grazie al loro legame con atp.I cl passano in modo normale se il canale non è mutato.

Funzioni di CTFR quando è normaleLeggi slide

Se CTRF è mutato:delezione di 3 basi a livello del codone 508; la cornice di lettura viene dunque mantenutaformo quindi una proteina a cui manca un aa: si indica con deltaF508(delta indica perdita della fenilanina in posizione 508).Questo CTRF mutato viene prodotto ma assume una conformazione anormale che porta alla sua degradazione e dunque non riesce a raggiungere la membrana plasmatica sul lato apicale della cellula quindi alla fine non ho CTFR sulla membrana plasmatica.

Essendo una malattia recessiva,anna non ha nessuna copia di CTRF: perché le malattie autosomiche recessive si manifestano solo negli omo,quindi anna è omo per questo gene: dunque ha entrambi gli alleli mutati.

Slide eredità autosomica recessivaQuesta malattia porta ad una aspettativa di vita breve.I genitori si chiedono se possono avere anche altri figli con questa malattia?Dobbiamo determinare il genotipo dei genitori del malato: i genitori sono etero per il gene CTFR perché sono sani; i malati sono omo per quel gene.

Il genotipo del malato è aa.I genitori sono Aa devono per forza avere ciascuno un a,se no non potrebbero fare un figlio aa. Sono Aa perché sono sani; e se fossero aa tutti i figli sarebbero malati.

Quadrato d punnet:serve a calcolare la probabilità di avere un figlio malato? madre a padre producono gli stessi gameti. 1/4 aa malati, ¼ AA sani, 2/4 Aa portatori sani.

Dunque hanno il 25% di avere un figlio malato.

Un malato può avere figli malati?Dipende dal genotipo del coniuge: in ordine di probabilità di genotipo del coniuge con cui fa il figlio(nel senso che è + probabile trovare un soggetto con genotipo AA per quel gene)

se è AAè comune avere AA per quel gene,perché le malattie genetiche sono rare;quindi anche i portatori sani sono rari. Dunque è + facile che faccia un figlio con un coniuge AA per quel gene.Quadrato di punnet: escono tutti Aa quindi ha tutti figli sani.

Se invece fa un figlio con Aa: ha 2/4 malati,2/4 portatori sani quindi ha il 50% di avere figli malati. Se fa un figlio con un aa 100% malati, sono tutti aa

Slide MATRIMONI CONSAGUINEIPuò aumentare il rischio della manifestazione di caratteri recessivi.In consanguinei possono ereditare un allele mutato da un antenato comune;può accadere dunque che entrambi i genitori siano portatori sani(ed è + raro che accada se invece non sono consanguinei).

REGOLE GENERALI MALATTIE AUTOSOMICE RECESSIVE Spesso c’è solo 1 malato. Se c’è un altro malato,questo appartiene alla stessa generazione dell’altro malato. I genitori sono di solito sani che sono però portatori; quindi hanno il 25% di avere figlio malato. Maschio e femmina sono ugualmente colpiti perché è autosomica.

Esempi di malattie autosomiche recessiveLa fibrosi cistica è la + frequenteLa talasssemia ha una frequenza di 1 su 100 in sardegna; nel nord è di 1 su 1000.Abbiamo cecità e sordità recessive ecc.

Perché sono recessive queste malattie?Si tratta in genere di perdita di funzione.Si parla di aplosufficienza: avere il 50% di molecole normali è sufficiente a creare un fenotipo normale infatti gli etero sono fenotipicamente normali.Quindi entrambi gli alleli devono essere colpiti per avere la mutazione.

Quindi aplosufficienza riguarda una malattia recessiva. Aploinsufficienza riguarda malattia dominante

Se un etero ha la mutazione di CTFR: il 50% di CTRF normali sono aplosufficient. Aneima falciforme: beta talassemia: in omo assenza totale di beta globina,formiamo tetramero di globine alfa instabile rivedi

prima.In tutti questi esempi si ha ‘perdita di funzione’

Slide Caratteristiche eredità autosomicaIn rosos è la caratteristica comune: Sono colpiti entrambi i sessi

Dominante: le sue cose sono in blu50%: se sono etero e sposano uno?

Recessiva: rischio per figli basso perché è raro che incontri uno malato o portatore.

Dominante: trasmissione verticale perché si manifesta in diverse generazioni Recessiva: orizzontale perché compare solo 1 una generazione (1 o + di un malato)

Esercitazione su malattie autosomiche e recessive

17 MARZOMALATTIE LEGATE AI CROMOSOMI SESSUALIDifetto su un cromosoa sessuale,riguarda più il cromosoma aX, e sono recessive per lo +.

I CROMOSOMI SESSUALII 2 X e Y sono molto diversi:X: metacentrico,grande,800 geniY: molto + piccolo,70 geni : principalmente coinvolti nella differenziazione sessuale in senso maschile(dunque non hanno una contorparte sul cromosoma X).Nel X: troviamo geni che regolsno il differenziamento,ma anche geni impo generali,infatti c’è sia nel maschoo che femine.

X e y hanno geni in comune:perché nei telomeri di Xe Y,ci sono regioni pseudautosomiche:indicate con PAR1: ce en sono 2 sui 2 telomeri nella slide cin son i geni in comune: questi permettono l’appaiamento dei omologhi durante meiosi(le region pseudatosomiche).

Il corssing over è esseniale per avere una corretta separazione e quindi i rosultato della meiosi 1.

I 2 X della femmina sono simili tra loro. 50% di gamenti con X e 50 con YNel maschio: X e Y sono diversi. 50% di gamenti con X e 50 YQuadrato di punnet.

Il 10% delle malattie legate al X sono recessive

Vediamo il caso della DMD

DMD inzia come debolezza muscolare. Gravidanza normale,nasciata normale ,normale siluppo:ne primi anni di vita c’è una difficoltò a acammniare, dunque inziale debolezza muscolare.Nei primi di 3-4 anni di vita i segni sono:

psedoipertrofia dei polpacci sembrano ipersviluppati,ma in realtà ha debolezza muscolare; infatti è ‘pseudo’,perché il tessuto ipertrofico non è muscolare,ma è lipidico,che va a sot il muscolare daneggiato dalla malattia.

Segno di gower: i bambini con DMD;si alzano appoggiando una mano sul pavimento, e l’atra la poggiano sul ginocchioper aiutarsi ad alzarsi,a causa della debolezza muscolare. Dunque non possono alzarsi da terra velocemente.

La malattia peggiora progressivamente: intorno ai 10 anni non posono + camminare.L’alterazione non è solo del musc scheltrico,ma anche quello cardiaco e quelli della respirazione quindi porta a morte intorno ai 20 anni.

L’esordio è dunque precoce,la malattia peggiora progressivamente,e porta a morte.È una malattia molto grave.

Non ci sono cure efficaci fino ad oggi.

Il difetto è del gene distrofina: è il gene è grande del nostor genoma(forma il 1% del cromosoma X).Distrofina è una proteina del citoscheltro,che si esprime nellle cellule dei tessuti muscolari.Si associa al complesso distrofina-glicoproteine: xk la distrogfina si associa ad altre proteine,connettendo il citoscheletro(legando actina) e la ECM(legando laminina 2).DUNQUE HA una funzione meccanica,che sta stabilità al sarcolemma durante i cicli di contrazione/rilassamento.è moltoimpo.

Nella DMD, si hanno grandi delezioni soprattutto (si possono avere mutazioni puntiformi) ,che colpiscono parti + o meno grandi del gene distrofina: gli esoni da 43 a 55,sono quelle + colpiti.Ogni barra bianca o nera, rappresenta la porzione del gene distrofina rimosso dagli esoni mostrati.

La delezione si accompagna alla formazione di un rna nel quale abbiamo frameshift: queste delezioni causano slittamento della cornice di lettura; gli esoni rimasti si uniscono,ma il filamento è privato delle zone rimosse.

Nelal slide fig nere: immagine al miscrocio otticoVediamo sezione trasversale di fibre muscolariVedimao le cellule musc di un soggetto normale: sono colorate con anticopor(marcato con una sostanza fluoerescente) che si lega a distrofina: la vediamo con il biancodistrofina infatti è espressa intonro alla fibra muscolare.

Sotto la sezione è uguale,ma il paziente è malati di DMD:infatti non vedo la distrofina a causa di queste gross delezioni con esito framshift,la fibra manca dela distrofina.Questo causa debolezza dela fibra musc,perhcè manca questa componente strutturale cosi impo; progressivamente porta a morte cellulare,infatti si perdono cellule,che vengono sost da tessuto lipidico(ricorda i polpacci).

Ora parliamo della BMDTutte e 2 sono distrofie dovute a difetti del gene distrofina.

DMD è + grave: esordio tra i 2 e 5 anni (leggi slide)Il danno riguarda anche il tessuto musc caridacio: svilippa cardiopatia

NEL BMD: avviene tutto cil che avvien enella DMD,ma in forma più lieve.Lesordio è intorno ai 12(quindi + tardivo), anche la perdita della deambulazioen è + tardiva.La sopravvivenza media anche è maggiore(42).Comunque è molto grave la malattia, ma + leggere della DMD.Il cuore è anche meno compromesso.

Difetto nella distrofina:una volta si pensava fossero malattie diverse; il gene difettoso è lo stesso; cambia il tipo di mutazione:

sono grosse delezioni nel 70% dei casi,che provocano slittamenti della cornice di lettura nel DMD; nel BMD invece nonostante le delezioni,la cornice di lettura non è compromessa.

Rivediamo la slie con le barreEs un paziente ha delezione da esone 44 a 47

Barra bianca: delezioni non framshift la proteina dunque manca di una parte di aa; la proteina però espressa,anche se mutata. È nella DMD

Nera: causano framshift: è nella BMD.

Si stanno sviluppando terapie contro la DMDSi è cercato ad es di introdurre nel muscolo dei pazienti un gene che codifcasse per la distrofina normale, ma non ha avuto grandi successi.

Si sono usati questi oligonucleotidi antisenso: RNA o DNA.RNA antisenso è in grado di legare il DNA senso.

La formazione di mirna per la regolazine è un meccansimo fisiologico,sfruttato anche in lab:se BMD è + lieve perché ho proteine mutata,mentre DMD è + grave per il framshisft,si è pensato d mantenere la conrice di lettura anche nei pazienti con DMD.Per questo si usano questi oligonucleotidi: in lab si sintetizza un RNA conla sequenza che voglio, ma anche di DNA;funzonano entrambi.Es l paziente ha delezioni di introni 49-50. Ha delezione del esone 50. Non produce distrofina perché si ha framshift.Se con l’oligonucleotide(si intende 50-100 basi,quindi poche indicate con AO: oligonucl antisenso) che legano a esone 51:cois non viene riconsocito, e si ha una delezione + ampia,ma si ripristina la cornice di lettura ottengo proteina mutata, ma almeno garantisce un’aspettativa di vita un po’ + lunga.

Questi oligonucl antisenso pox essere usati con molti scopi: indurre degradazione di un trascrittto in qst caso invece si lega all’esone per modificare lo splicing del RNA

sperimentazione di fase1: vedo se il nuovo farmaco non produce un danno al paziente fase 2: signifcia che valuto l’efficacia; lo faccio cosi:confronto i pazienti trattati col nuovo

farmaco(l’oligonucleotide antisenso), con pazienti che non sono stati trattati. Si usano 50 pazienti(pochi): metà trattati e metà no.Si è visto un beneficio dalla somministrazione dell’oligonculeotide antisenso detto prima.

MALATTIE RECESSIVEAlbero genealogico

MALATTIA X RECESSIVADMD è malattia x recessiva.Caratteristiche:

Sono colpiti solo maschi: xk è una malattia recessiva(si esprime solo in omo)i maschi hanno solo un X,dunque si definiscono emizigoti; se hannno una mutazione su X(deriva da mamma),poiché è emizigote,sicuramente esprime la malattia; xk non ha un altro X che contiene un allele normale.Le femmine hanno 2 X: dunque se sono etero,quindi hanno un allele sano: poiché la malattia è recessiva,non si manifesta se è etero; si ammalano se hanno entrambi gli X mutati(ma è raro: dunque è rara nella DMD nellefemmine).Le malattie X recessive nelle femmine sono molto rare:infatti il dato si riferisce solo alla pop maschile.

I maschi non hanno avuto figli:xk muoiono precocemente.

EMOFILIA ADifetto x recessivo.Anche qui si calcola solo sui maschi.Difetto della coagulazione del sangue:dovuto alla mancanza del fattore 8° della coagulazione.Il fattore 8 è un cofattore per il fattore 9 attivato (ogni fattore attiva un fattore attivato ecc),il quale leggi slide.Se manca un fattore dunque,es 8,viene meno la cascata e quindi si ha il deposito di fibrina legate tra di loro,senza formazione del coaugulo. Anche in seguito a un piccolo taglietto,il paziente non riesce a formare il coagulo.Ai pazienti viene dunque somministrato fattore 8 esogeno: purificato da sangue di donatori; recentemente si produce anche in lab.la coagulazione cosi avviene in modo normale.

Si hanno grosse delezioni del gene del fattore 8,che portano ad assenza di produzioe della proteine(fattore 8). Oppure può essere causata da un riarrangiamento del gene che porta a inversione di alcuni esoni del gene

stesso.Nel gene normale: abbiamo A1,A2,A3 che sono ripetute; nella patologia portano a ripiegamento del cromosoma causando ricombinazioni(tipo crossin over) questo causa inversione di alcuni esoni,ch emi produce il gene mutato.Causa framshift e dunque assenza di produzione del fattore 8.

EMOFILIA BIl difetto è del fattore 9. È + rara.

Sia fattore 8 che 9 mappano su X.

---------Albero di emofiliaVedo solo malati maschi.La trasmissione avviene tramite femmine portatrici: che hanno un alelle mutato; sono etero e non manifestano la malattia.Questo albero è disegnato sulla base del genotipo (e non fenotipo): infatti annerisco a metà,indicando che è etero.

TRASMISSIONE X LINKED RECESSIVAQual è il rischio di trasmettere la malattia?Es uno che ha emofilia(malattia che può essere curata in maniera efficace).Devo determinare i genotipi:no è DMD,perché il malato ha avuto figli(perché non è morto presto).Per indicare il genotipo indico:

XA: alele normale Xa: allele mutato

Maschio è: Xa Y (un genotipo rpevede sempre 2 info!)Maschio sano: XA Y

La femmina della generazione 2: XA e Xa è etero portatrice sana: perché è figlia di un malato! Dunque dal padre ha ricevuto per forza Xa. Si dice portatrice obbligata perché ha un padre malato.Generazione 3: le femmine pox essere sane o portatrici(dipende quale X ha trasmesso la mamma): la probabilità è del 50% portatrici e 50% sane,perché produce 50% gameti con XA e 50% con Xa.

Nelle malattie x recessive il portatore si può indicare anche con un pallino.

Mamma della generazione 1: non posso essere sicura che sia omo,perché non conosco i suoi genitori. Ma la probabilità è questa.

-----Una mamma malata di DMDProduce 50% gameti XA e 50% Xa

Papà sano: 50% XA e 50% Y

Punnet: i malati sono solo i maschi: quindi esprimo il risultato in questo modo: il 50% dei maschi è malato,oppure posso dire che ¼ della prole è malato. Il 50% delle femmine è etero,il 50% sane posso dire anche che ¼ della prole è portatrice sana.

TRASMISSIONE DEL PADRE AFFETTO?Il padre malato che vuole avere figli,ha figli malati?Dipende dal coniuge.

Se fa figlio con una di genotipo sana (sempre perché le malattie genetiche sono rare! Dunque con + probabiità è sana,non portatrice):XA XA gamenti solo XAPapaò malato gamentiY e XaTutte le figie femmini sono portatrici obbligate: perché per forza x dal padre, e x del padre è malato.I masch: tutti sani.

Se fa figlio con una portatrice:XA Xa gamenti XA e Xa se Xa fa zigote con Xa del padre: ho 1 femmina malata.Quindi nel tot hanno ½ dei figli malati. 1 maschio e 1 femmina.Femmine: nel 50% portatrici; 50% malate.Maschi: 50% malati; 50% sani.

Attenzione: Xa del figlio maschio viene sempre e solo dalal mamma! Padre non può trasmettere Xa al figlio.

Maschi imparentati per via materna: vedo che 2 maschi malati,hanno una donna in comune portatrice.Es se non so la via di trasmissione,guarda se sono legati per via mayerna o paterna:

se sono legati per via paterna escludo che sia X recessiva

REGOLE GENERALI X RECESSIVASoprattutto i maschi,ma non solo (prima abbiamo visto il caso di una figlia malata).Maschi sempre imparentati per via materna; non si verifica mai la trasmissione maschio a maschio(riguarsa tutte le malatie x recessive).

ESERCIZIORischio di malattia del figlio di una portatrice: 50%Le figlie: 50% portatrici

Deficit di glucosio 6p deidrogenasi=è il favismo.

EsercizioQuali sono le donne sicuramente portatrici:

la mamma del malato (della generazione 4) la nonna del malato: ha nipote e fratello malato. Anche la bisnonna.

Le possibili portatrici: non hanno avuto figli,dunque non sono sicura.4-22-3hanno p di esserlo al 50% perché hanno mamma portatrice.

Per i famigliari posso avere certezze;per le donne esterne alla famiglia invece posso solo fare stime! È la 3-5:ha fatto figli con uno sano.Quindi lei e suo marito li consideriamo componenti esterni ala famiglia.Dunque rispondo: questa donna (e anche 4-4) hanno una p di essere portatrici che è uguale a quello della popolazione generale. e so che le malattie geniche sono rare,anche i portatori sani sono rari: dunque considero il coniuge esterno come sano!

-----MALATTIE X DOMINANTI

Sono rare

Caratteristiche:queli neri hanno malattia x dominante.

Ricorda le autosomiche dominanti: dove cioè la malattia si manifesta in tutte le generazioni.

Si nota come ,a a differenza delle x dominanti,solitamente le femmine sono + malate dei maschi! Rapporto 2:1Perché una femmina riceve X sia da mamma che papà;mascho solo da papà dunque è sfavorita perché ha la probabilità di ricevere x mutato da entrambi i genitori.

Somigliano alle malatte autosomiche dominanti; sono diverse da queste per: Se la trasmissione è per via materna:le femmine trasmettono al 50% della prole,sia a femmina che a maschio.Quindi nella trasmissione materna,è simile a una malattia autosomica dominante.

Per via paterna:la malattia x dominante si fa più diversa dalla malattia autosomica dominante.

Tutte le figlie sono malate: perché dal papà ricevono per forza x mutato. Tutti i maschi sono sani.

La malattia è + grave nei maschi emizigoti(cioè hanno solo un X che ha la malattia dominante X),che femmine.

Il rachitismo ipofosfatemico con resistenza alla vit D: causa bassa statura e deformitò ossea,dovuta a un anomala ossificazione; e inoltre una somministrazine di vitD non viene assorbita dunque non serve(gli altri rachitismi invece la assorbono).

Il difetto è di una endopeptidasi di membrana: il suo substrato è ignoto.È espressa in cellule ossee.

Le x dominanti possono essere letali nei maschi:il rombo piccolo indica aborto.

Le femmine malate sopravvivono; i maschi emizigoti(poiché hanno 1 solo X) è talmente grave che muoiono nell’utero.

La malattia si chiama periventricolare nodulare eteroropia: il difetto è di migrazione neuronale; il difetto è nel gene della filamina,che garantisce la migrazione neuronale corretta, e dunque è fondamentale per un corretto sviluppo del sn.

Pochissime malattie sono legate al Y: perché ha soprattutto geni per la trasfromazione delle gonadi in senso maschile.Una malattia del Y: colpisce solo maschio,trasmissione solo da maschio a maschio.In tutte le generazioni compare.

La malattia legata a Y: è oligosermia: non si producono spermatoozoi,dunque sono sterili. Abbiamo anche la azospermia

2° PARTEMalattia autosomica recessiva:p di essere portatori ,essendo discendente di un malato?La malata è aaI figli sono tutti portatori: si dice p del 100% o p=1.

Un portatore Aa,che p ha di trasmettere ai figli?Non ci interessiamo dell’apporto esterno alla famiglia(cioè del coniuge) nel caso di malattie recessive; anchese hanno una p di essere malati o portatori che è pari a quello della pop generale; consideriamo solo i famigliari, e dunque la discendenza diretta.Può dare al figlio A o a: dunque 50% è la p di avere figli portatori.

Il portatore della 3° generazione,che p ha di avere figli portatori?1) Lui ha p=1/2 di essere portatore!2) I figli hanno un ½ di p di essere portatori; ma essendo la p che il genitore sia portatore è 1/2, allora i figli

hanno p =1/4 (1/2 loro x ½ genitore)3) I figli di quelli con p=1/4 hanno p =1/8 (1/4 x ½)4) E cosi via!

22 MARZOECCEZIONI ALL’EREDITA’ MENDELIANA

POLIDATTILAGli affetti hanno polidattila: significa ‘dita sovranumerarie’; gli affetti hanno + di 5 dita che po' riguardare arti sup o in,uno o + arti.Il soggetto presenta solo qst segno,non è grave,è solo una malformazione(malattia non sindromica); in altri casi invece è segno di una sindrome + grave.La malattia è: dominante,(tutte le gen malate,ogni malato ha un genitore malato) e autosomica.

Quante dita in + hanno?6,6 indica 6 dita su entrambi i piedi.Vedo che sua figlia ha il quadro invertito; l’altra sua figlia ha invece lo stesso suo quadro.Ogni affetto ha un quadro diverso (il num in alto rappresenta mani; in basso piedi) si dice cioè che la malattia ha un espressibilità variabile: si dimostra qnd ad uno stesso genotipo,non corrisponde sempre lo stesso fenotipo (noi assumiamo che il genotipo sia sempre lo stesso,cioè che i soggetti abbiano ereditato la stessa singola mutazione).Se confrontassimo famiglie divers,enon ho invece che è lo stesso genotipo ad essere trasmesso.

Slide ESPRESSIVITà VARIABILE A volta può riguarda l’eta di insorgenza: es in prima gioventù,o più avanti nelgi anni; che rende la

malattia,nella stessa famiglia,manifestabile in diversi periodi del inviduo; è quindi una variabilità. Diversi sintomi clinici: a parità di mutaizone ereditata(=parita di genotipo),alcuni componenti pox avere un

quadro + grave

SINDROME DI WAARDENBURGPuò avere tanti segni diversi.Autosomica dom.I vari segni sono:

Bilaterale(=in entrambe le orecchie) Occhi di colore diverso(iride ha colore diverso) Ingrigimento prem dei capelli,es la bambina ha un ciuffo bianco; ma anche zone chiare della pelle(mancanca

di pigmentazione localizzata). Distopia cantorum: le palpebre sono allontanate,dunque gli occhi appaiono distanziati tra di loro; ma non

causa problemi visivi. Anomalie del naso: ha un ponte allargato Palatoschisi: cioè separazione del palato

La mutazione è del gene PAX3.

Slide dopo,le % con cui si manifestano i diversi segni nei malati.

Slide giallaQuelli colori hanno la wanderburI colori indicano quale aspetto della malattia hanno.Vedo che i vari affetti hanno sintomi diversi: la malattia ha quindi un espressività molto variabile; ed ogni segno è diverso dagli altri, quindi è facile individuarli.

Questa variabilità però complica la diagnosi: perché se non conosco la variabilitò di una certa malattia,posso pensare che i diversi sintomi riguardino malattie diverse (quando invece è la stessa malattia,che ha un espressività variabile).

Torna all’albero polidattilianel riquadro in rosso,ci sono 2 affetti in +.Vediamo come i genitori sono sani;mica nelle dominanti ogni malato ha un genitore malato? È un eccezione a mendel!Il padre dovrebbe aver ricevuto la mutazione dalla mamma,ma non la esprime; 2 suoi figli (4 indica che ci sono 4 sani) sono malati.È successo che in alcune malattie il quadro clinico sia talmente lieve ,che non si manifesta si parla di penetranza incompleta: significa che il fenotipo può non esprimersi negli individui che portano il gene mutatoquindi è affetto ma non esprime la malattia(è dominante); sono malformazioni che si vendono dalla nascita,quindi se alla nascita non ce l’ha,non la esprime dopo.

Slide dopoPENETRANZA INCOMPLETAÈ prevalentemente a carico di malattie dominanti(nelel recessive non si vede mai).È un caso estremo di variabilitò di espressione.La indica come una ‘probabilità’ cioè la %(vedi dopo)

COMPLETA Cioè qunado individuo portatori al 100%,esprime la malattia INCOMPLETA Non esprime la malattia

La penetranza si esprime dunque come una %.Prima abbiamo visto il salto di generazione(genitori sani):ci attenderemmo che il 50% dei fratelli di un malato,dovrebbeessere malato; se abbiamo una % ridotta,allora sospettiamo che si tratta di penetranza incompleta.

BRACHIDATTILIAANCHE Qui c’è un salto di generaizone

RETINOBLASTOMASlideÈ autosomica dom.Etero obbligati: sono i genitori di un malato.Il 10% degli etero non svilppa la malattia; il 90% la sviluppa dunque dico che la penetranza è del 90%.

Sslide ESPESS V,P INPerché ogni tanto la penetranza è incompleta?Non abbiamo dati che lo dimostrano,ma solo ipotesi.Motivazioni:

Un soggetto eredita la mutazione che causa quella malattia ma altri suoi alleli (detti geni modificatori) pox influenzare l’espressione fenotipica del gene mutato(che causerebbe la malattia monogenica) . questa interazioni tra diversi loci si chiama anche EPISTASI.

L’ambiente: non ha esempi. Se uno è etero,ha una mutazione su un allele; l’altro allele sano produce una proteina che compensa la

malattia.

LOCUS AB0Famiglia in cui sono riportati i fenotipi dei gruppi sanguigni.Nella generazione 1: cugini di primo grado con B e 0.I figli sono 3 B e 1 0.0 sposa A il figlio è AB: cosa può esser successo?

Gli alleli AB0 cod per glicosiltrasferasi che agg a sostanza H sul gr,legano un particolare zucchero specifico per il gruppo sanguigno.La sost H a sua volta è formata dalla presenza di residui glicidici,che vengono legati a una catena sulla cellula es gr.La sost H diventa tale quando si agg il fucosio e poi gli zuccheri specifici per i gruppi A e B.

L’aggiunta del fucosio avviene ad opera della fucosil trasferasi.Locus H: allele H cod per fucosil trasferasi,e quindi permette alle trasferasi cod dal locus AB0 di agg gli zuccheri per Ae B.Se l’allele però è h (quindi ha mutazione),non si esprime la fucosiltrasferasi quindi la sostanza H non si forma,xk non siagg il fucoso a questa catena di zuccheri presente sul gr; quindi qualunque glicostiltraferasi abbia(per A o B),avrà gruppo 0: ha le glicosiltrasferasi attive ma non pox agire xk la sost H non è formata correttamente(xk non si è agg al precursore della sost H,il residuo di fucosio).Il soggetto 0 dunque: potrebbe avere alleli A e B; ed ha allele h per fucosil trasferasi.Ha B0 e hh.Ha quindi dato al figlio il B. il figlio è Hh(ma la sost H si forma xk la malattia è recessiva).Quindi l’assenza di espressione della fucosil tarsferasi si manifesta solo in omozigosi: con genotipo hh (viene detto fenotipo bombay xk descritto in india).Quindi si parla di effetto epistatico: locus h influenza il locus AB0.È molto raro il fenotipo bombay: è dovuto a una mutazione missense della tyr316 che causa un codone di stop prematuro dle rna della fucosil trasferasi.

Slide come si può spiegare qst caso sporadico?L’affetto ha genitori e parenti sani.La malattia potrebbe essere:

autosomica recessiva, x recessiva, dominante con penetranza incompleta(i genitori possono avere malattia ma non manifestarla) oppure una nuova mutazione avvenuta durante la gametogenesi materna o paterna,a causa di agenti

mutageni, oppure errori nella replicazione del DNA non riparati (quindi le mutazioni non hanno solo un origine antica).

Slide acondroplasiaNel 80% dei casi i bambini che nascono con questa malattia hanno genitori sani.La malattia è dovuta ad un errore nella gametogenesi del padre(spermatozoo mutato): un codone subisce una mutazione missense.Si parla di hot-spot di mutazione: ci sono sequenze del nostro genoma in cui il tasso di mutazione è è alto ; es le isole GPC: citosine vengono metilate; e poi deaminazione spontanea converte la 5-metilcitosina in timina.Il fattore che cod per il fattore di crescita dei fibroblasti,

Slide mutazioni nuove o de novoLa famiglia ci chiederà:se avessi un altro figlio,qual è il rischio di ricorrenza? Il malato può avere figli con la stessa malattia?I soggetti omo muoiono.Il malato quindi è etero; se sposa un soggetto sano,ha p di avere figli malati con p=50%.

Se i soggetti sono sani omo,qual è il rischio che abbiano un figlio malato? Non è il 50%; ma può avvenire una mutazione della gametogenesi del padre. Quindi il rischio è uguale al rischio di mutazione(in generale); in realtà è un po’ + alto xk si osserva il fenomeno ‘mosaicismo della linea germinale’:ricorda i gameti subiscono diverse mitosi prima di entrare in meiosi,e potrebbe subire mutazione durante le mitosiquindi il padre potrebbe avere un pool di gameti mutati: quindi si dice mosaico,perhcè ha un po’ di gameti normali e un po’ sono mutati x qst il figlio ha un rischio di avere la malattia che è + alto del rischio di mutazione.Quanto è alto qst rischio? Non possiamo contare i gameti del padre.Nelle mutazioni de novo(mosaicismo germinale),il rischio è + basso del rischio mendialino epr genitori portatori; ma il rischio è + alto del rischio di mutazioni a causa del mosaicismo; si attribuisce un rischio del 1%.

Slide FREQUENZA DI MUTAZIONEIl tasso di mutazione per gamete è molto + elevato nell’acondroplasia.

Slide tasso di mutazioneAnche nella distrofia di duchenneÈ freq la mutazione de novo: abbiamo ancora mosaicismo germinale.La mamma potrebbe essere portatrici, ma so che in 1/3 dei casi è avvenuta una mutazione de novo. Ma tengo conto del mosaicismo germinale che è frequente in questa malattia,quindi il rischio è alto che solo il rischio di mutazione de novo.

ETEROGENITA’ ALLELICA O DI LOCUSVuol dire che pox avere un determinato fenotipo a partire da + mutazioni diverse: a carico diAllei diversi o locus diversi.Signfiica che mutazioni in aleli/locus dibersi causano la stessa malattia(è lopposto di espressivitò variabile).Eterogenitià di locus: la mutaizone pul avvenire in locus diversi e danno la stessa malattia .

Questo perché diverse mutaazioni di vie chimichepossono generare lo stesso effetto finale.

ALBINISMODifetto di sintesi di melanina.Nei melanociti avviene la sintesi di melanina: formano melanosomi che trasferiscono alle cellule circostanti.Albinismo oculare: il difetto di sintesi di melanina avviene solo nell’occhioè leggi slideOculocutaneo: il difetto si ha sia nell’occhio,sia nella pelle è autosomica rec

Albinismo è l’es in cui una via metabolica subisce diverse mutazioni che causano lo stesso fenotipo.È un eterogeneità di locus: 4 geni su 4 diversi cromosomi,che quando mutati,causano albinismo oculocutaneo. Si usanonomi diversi: OCA1A ecc.Questi 4 geni cod per 4 proteine diverse.La mutazione + frequente riguarda il gene OCA1 che cod per tirosinasi; dunque tirosinasi non agisce su tirosina,e quindi non si produce melanina.

The melanin chemical pathwayTirosinasi difettiva nell’albinismo di tipo 1.Abbiamo difetti in altri 2 enizmi:TYRP2 (causa albinismo 2)e TYRP1(causa albinismo 3).Quindi pox avere albinismo se ho un blocco a monte: mutazione di tirosinasiOppure a valle: con TYRP2 TYRP3

OCA4 cod per MATP.La melanina deve venir trasportata adeguatamente con traffico vescicolare fino ai melanosomi.OCA2 e OCA4 cod per proteine coinvolte nel trasporto della tirosinasi.

Slide caratteristiche cliniche dei principaliForme di albinismo: 1A 1B 2Leggi tabSo che nella forma 1 è coinvolta la tirosinasi; nella forma 2 il difetto è per il gene che cod per la proteina Pquindi hanno quadro fenotipico diverso.Ma la diversità tra 1° e 1 b invece? Abbiamo detto che forma 1 coinvolge sempre tirosinasi è a causa dell’eterogenetiàallelica(non di locus,perché è sempre lo stesso gene per tyr): nella forma 1° la manifestazione è + grave. Quindi hanno mutazioni nello stesso gene per tyr(stesso locus).Nela forma1A: l’attività tirosinasica è 0Nella forma 1b: l’attività è residua, e dunque produce una piccola quantità di melanina

OCA2: anche lui eterogeneità allelica

FIBROSI CISTICAÈ interessata da eterogeneità allelica.Abbiamo mutazioni + gravi che danno forme + gravi di malattia.Conosciamo 2 forme di fibrosi cistica:

insufficienza pancreatica ha 2 mutazioni gravi sufficienza pancreatica(quindi il paziente ha solo problemi respiratori)slide

Nel gene CFTR nell’introne 8 c’è una variante polimorfica: microsatellite leggi slide.Se abbiamo 5 T nel int8,abbiamo skipping dell’esone 9.Es paziente che su un allele ha deltaf508(mutazione grave e frequente)e sull’altro allele ha una mutazine – grave.Eterogeneità allelica.: il soggetto ha 2 mutazioni diverse sui 2 diversi alleli si parla di eterozigote composto. La malattia è recessiva ma si manifesta.I 2 pazienti sono etero cpomsti: il primo paziente ha la malattia, il 2° ha la malattia CAVD(NON SI sviluppano i vasi deferenti,non ha problemi polmonari come nella fibrosi) quindi i 2 esprimono malattie diverse a causa del polimorfismo intronico:

a sx ha 5t ha effetti neg sullo splicing a dx: ha 7t o 9t non ha effetti neg sullo splicing

questo è un es di come 2 alleli interagiscono per formare un malattia diversa,pur partendo da 1 allele mutato comune; quindi a dx vediamo come l’altro allele rende + lieve la mutazione dell’allele blu.

Slide ipercolesterolemia famigliare

----Malattie alleliche:mutazioni diverse nello stesso gene pox causare malattie diverse.Un es è la DMD e BMD: il gene colpito è sempre quello della distrofina;ma abbiamo fenotipi diversi.

ma nella DMD mutazione frameshift BMD: delezioni

(leggi prima le differenze)

Altre malattie alleliche:gene FGFR può causare acondroplasia e altre formi lievi.

23 MARZOPleiotropia: s’intende che 1 gene(il difetto di 1 gene) può generare diversi fenotipi,all’interno dell’individuo che portaquella determinata mutazione. Si parla di effetto pleiotropico.

Un es è l’anemia falciforme:la singola mutazione missense della beta globina causa diversi fenotipi:

anemia,che deriva dal fatto che i gr a falce si distruggono + velocemente disturbi al cuore,affaticamento attivazione del midollo osseo a una vel maggiore rispetto alla norma che può portare a una deformazione

delle ossa,es del cranio ostruzione dei piccoli vasi,dovuta alla rigidità dei gr mutati che non riescono ad attraversare i piccoli vasi:

disturbi cardiaci,ictus dei tessuti a valle dell’occlusione

ALBINISMOAnche qui a seguito di deficit di tirosinasi(albinismi di tipo 1) causa diversi fenotipi:

assenza di pigmento cutaneo causa ustioni da raggi solari e oculare causa visus scarso

4 MARZOSlide X e Y CROMOSOMESVedimao i cromosomi sessuali dell’uomo.Y è un cormosoma molto + piccolo del X: la differenze è anche in temrini di geni che mappano sui 2 cromosomi:X(non vuole 155 milioni di bp ecc) contiene molti + geni.Xe y hannp pochi geni in comune: sono localizzati in estremità teolmeriche:sia sul braccio corto che lungoche si chiamano regioni PAR(pseudoatosomiche): è indicato con lo stesso modo sia in X che Y sono le uniche aree in comune quindi.

Y contiene soprattutto geni che controllano il differenziamento sessuale in senso maschile:soprattutto SRY.

Slide dosaggio genico La cellula femminile ha una doppia dose dei geni,come gli autosomici. La maschile ha una singola dose di geni x.

Y non compensa la mancanza dei geni di un X(xk ha molti meno geni rispetto a X)Quindi abbiamo una disparità di dose sui geni nei cromosomi sessuali.Come si risolve qst disparità?Il dosaggio genico è + molto impo:es la sindrome di down è causata dal fatto che i pazienti hanno 3 dosi dei geni presenti nel cromosoma 21.

La disparità genica non ha effetti fenotipici rilevanti perché:la natura ha pensato a meccanismi per effettuare una parità di dosaggio genico tra maschi e femmine.Le ipotesi per mancare X mancante nel maschio sono:

1) Nel maschio X ha un attività trascrizionale + elevata rispetto al X femminile per produrre trascritti dei geni del X uguale in maschio e femmina

2) Ridotta trascrizione dei XX della femmina (lavorano meno del Y)3) Inattivazione di un x femminile: cioè repressione della trascrizione presenti su uno dei 2 X della femmina cosi

sia maschi che femmine hanno solo 1 XQuesti 3 meccanismi portano tutti a un compensamento genico tra maschi e femmine.Nell’uomo e mammiferi è stato dimostrato che solo il meccanismo 3 è vero negli anni 60 genetista mary lyion ha ipotizzato la teoria dell’inattivazione del X (slide x inactivation),ricorda il nome .La sua ipotesi è:quando si forma uno zigote femmina,è cost da 46 cromosomi,quindi ha 2 X. I 2 X derivano uno da mama e uno da papà. Durante la gametogenesi sia maschile che femminile,entrmabi gli x sono attivi: quindi nello zigote entrambi i X sono attiviti nella femmina.Dopo la fecondazione lo zigote fa mitosi per crescere: durante i primi cicli di mitosi avviene inattivazione del Xavvienein ogni cellula dello zigote; passa da uno stato di eucromatina ad uno stato di eterocromatina,quindi non è + accessibile ai complessi che trascrivono.X attivo è quello blu nella slide;quello inattivo si rappresenta come un puntino:indica appunto che la cromatina è moto condensata,ma anche nel mo si vede cosi.Ogni cellula inattiva CAUSALMENTE uno dei 2 X: può riguardare sia X di origine materna che paterna; l’atro x è attivo; quando si decide quale dei 2 X è da inattivare(es della mamma),allora in tutte le successive divisioni cellulari(nelle cellule figlie) si inattiva sempre x di mamma.

Slide INATTIVAZIONE CROMOSOMA XSi vede embrione con le cellule.La femmina sarà una sorta di mosaico funzionale: alcune cellule hanno x materno inattivo; altre hanno x paterno inattivo.Poiché qst fenomeno è causale,avremo che circa il 50% delle cellule inattivano X mamma, e un altro 50% inattivano X paterno.Parliamo di mosaico funzionale: 2 cromosomi omologhi non hanno sequenze nucleotidiche identiche,anche se simili(quindi anche negli X);quindi se una cellula esprime solo alleli X paterno,ha un fenotipo(rosa nella slide) tipico dei geni del X paterno,idem per gli alleli del X mamma(bianco); poichè queste variazioni fenotipiche non sono evidenti fenotipicamente,esteticamente non si vede il mosaico.Il mosaico è tipico di altri mammiferi es nella gatta: ha macchie di colore diverso sul pelo,xk il colore del pelo del gatto è cod da geni che si trovano sul X :

se è omo per il giallo è tutta gialla(idem per il nero); se è etero,avremo macchie gialle nelle cellule che hanno inattivato X nero (e vice)

quindi ogni cellula esprime gli alleli del X che mantiene attivo.

Ogni cellula fa mitosi: e le sue figlie mantengono l’inattivazione dello stesso X,quindi producono lo stesso colore di macchia.

Slide bar bodiesX inattivo cosa fa:è condensante al mo è visibile e viene detto corpo di barr: è una masserella + scura nella zona periferiche del nucleo; nel maschio non c’è il corpo di barr.

Il num di corpi di bar è uguale al num di cromoosmi X meno 1:quindi un soggetto che ha + di 2 X(sindrome di klinefelter)il maschio ha un barr.Poi possiamo avere 2,3 barr vedi slide.Nel maschio normale,ha 1 X,quindi ha zero barr.Questa regola ci dice che in 1 cellula,solo un X viene mantenuto attivotutti quelli in + sono inattivati e appaiono comecorpi di barr,in periferia del nucleo cellulare.

Slide ipotesi di mary lyionCellule somatiche! Legge slideX inattivati: sono riattivati nella linea germinalecioè quando una femmina fa i gameti,la cellula prima di entrare in meiosi,attiva entrambi gli X serve per far si che ogni cellula derivante dalla mitosi abbia un X attivo(se no avrei cellulecon un X inattivo).

Slide quali sono le conseguenze di mosaicismo funzionale?DISPLASIA ECTODERMICA ANIDROTICARiguarda geni che mappano sul X.Consiste in:anomalie nelle ghiandole sudoripare,denti,capelli. Leggi slidele zone di cute colpite non ha ghiandole sudoripare.Poiché è una malattia che si manifesta esteticamente,vediamo il mosaicismo in una donna che ha questa malattia: ha zone della pelle che mancano di ghiandole sudoripare(verde,ma in realtà no)sono le zone colpite da ectodermica anidrotica; la pelle in rosa è normale.Xk ci sono zone colpite e altre no?La femmina è etero per un un difetto su un gene,che è responsabile di questa patologia recessiva,legata al cromosoma X è la ectodermica anidrotica.Ogni cellula ha : 1 X ha allele sano e l’altro ha X mutato;

le zone verdi hanno X sano inattivo e X mutato attivo le zone rosa hanno X sano attivo.

Nella slide vediamo come la donna ha ricevuto la malattia dal papà.La malattia è dovuta a mutazione del gene che cod per EDA: è una proteina di membrana,che regola l’interazione tra ectoderma e mesenchima durante la vita embrionale. Leggi slide

Slide somatic mosaicisti in femalesLa distribuzione delle macchie cambia di generazione in generazione: proprio xk l’inattivazione del X è casuale! Il fenomeno generale c’è perché abbiamo un X mutato,ma in una persona la stessa cellula può inattivare quello sano o quello mutato.

DISTROFIA MUSCOLARE DI DUCHENNEX recessivaSono colpiti quasi esclusivamente i maschi (come per tutte el x recessive)Debolezza muscolare,morte entro il 20° anno di età.La mutazione è della distrofina: stabilizza il sarcolemma; il maschio non ha distrofina.Lo vediamo nelle sezioni di fibre muscolari.

E nella femmina che succede? È etero.

Alcune cellule (bianche) hanno distrofinahanno inattivato X mutato; altre(nere) non hanno distrofina hanno inattivao X sano

una femmina etero manifesta la distorfia muscolare di duchenne?Dipende dalla % delel cellule che non hanno distrofina! Non lo sappiamo perché inattivazione di X è casuale in ogni embrione.

Se il fenotipo patologico è lieve,la donna etero non esprime una situa patologica; la malattia si nota quando per casualità,sono molto elevate le cellule che inattivano X sano (si dice

LYONIZZAZIONE SBILANCIATA) quindi la donna etero manifesta caratteristiche della distrofia di duchenne;cmq è meno grave rispetto al maschio,xk i maschi hanno solo 1 X,quindi se questo è mutato,tutte le cellule hanno X mutato. Nella donna invece pox avere comunque cellule con X sano.

le donne non manifestano gravi segni di distrofia nel muscolo scheletrico(nella lyionzzazione si); ma manifesta sintomi nel muscolo cardiaco.Quindi la lyionzzazione sbilanciata è l’inattivazione preferenziale del X normale; è sempre un mosaicismo funzionale,maemerge maggiormente l’aspetto fenotipoc delle cellule con X mutato. Riguarda x recessivo

Slide x recessiveLe femmine sono malate solo se sono omo per quel gene su x mutato.SINDROME DI TURNER: la donna ha solo 1 xla causa dle fatto che una donna esprima una malattia x recessiva è dovuta a:

1) Di queste 3 cause,la + frequente è: è la lyionizzazione.2) La situa di omo è rara: devo far incontrare malato + portatice (è raro che incontri una portatrice xk le

malattie x recessive sono rare).3) Sindrome di turner è rara.

Nell’emofilia:x recessivala donna etero per emofilia,posso vedere il mosaicismo? Nell’emofilia A,il difetto è del fattore 8: la donna ha 50% di cellule con fattore 8°,50% non ha fattore 8° (lyionizzazione) il maschio invece non ha nessuna molecola di fattore 8.

Slide malattie x dominantiEspressività variabile: la malattia può essere + o meno gravedipende dalla quantità di cellule che hanno inattivato X mutato.

Slide meccansimo inattivazione del XInattivare=blocco della trascrizione.Avviene sulla magg parte dei geni di uno dei 2 X.A metà degli anni 80,si è scoperto che sul braccio lungo di X(vicino al centromero) troviamo un centro di inattivazione di X: qui mappano 4 geni:

tra questi c’è il gene XIST: cod per un trascritto specifico del x inattivoquesto trascritto cod per un rna non coding(ncRNA): è lungo(17 kb), e lo ottengo solo da un X inattivo;alcni meccansimi non sono ancora stati chiariti; ma si pensa che,quando i 2 x si appaiono grazie a zone vicino del centro di inattivazione: significa che rna non coding è stato espresso ncrna copre il X inattivo(ha anche relazioni con proteine) che l’ha generato.X attivo non trascrive ncRNA che deriva da xist.

Xact: è un gene sul braccio lungo di Xcod per un ncRNA ; questo ncRNA è trascritto solo dal X attivo.Anche lui copre il X attivo.

Slide SEQUENZE codificanti

Slide meccansimo dell’inattivazione del xCom’è la cromatina del x inattivo?Ha le caratteristiche di una eterocromatina: cosi condensato che x diventa una masserella detta corpo di barr.

Etero: decacetilazione,metilazioni degli istoni; metilazioni anche del DNA(CPG) Eu:acetilazione,demetilazioni

Slide proteine che interagiscono con xistXist ricopre il X inattivo,e ne det un cambiamento strutturale della cromatina rendendola eterocromatina.2 proteine(SAFA e SHARP): iniziano il meccanismo che porta all’inattivazione, e al mantenimento dell’inattivazione stessa; legano il DNA.Sharp: recluta istone deacetilasi,e induce inizio inattivazione x poi recluta policomp che metila H3 e mantiene l’inattivazione.Quindi 2 meccansimi:

1) X si inattiva2) L’inattivazione si mantiene nelle cellule figlie

Slide alcuni geni sdfoggonoQuindi xist inattiva gran parte dei geni su uno dei 2 X:quindi alcuni geni del ‘x inattivo’,sono attivi!-->quindi sono trascritti.Si è visto con un esperimento:si sono fuse 2 celluel di specie diverse(si chiama ibrido cellulare)l’ibrido perde dei cromosomi durante la divisione cellulare(xk non è fisiologico); dopo diverse divisioni so quali cromosomi sono rimasti,xk l’assetto si mantiene.9 linee cellulari:ibrido uomo-topoin ognuna delle 9 linee,c’è un x umano inattivo;quindi in ogni linea cellulare vedo espresso:

xisti(xk è specifico del x inattivo) ma anche altri! Dei 612 analizzati,circa un 15% sono espressi in tutte le linee qst 15% sfugge quindi

all’inattivazione da parte di xist. Le macchie blu esprimono geni trascritti. Non si sa perché questo avviene.

Slide trasmissione malattia da mutazone su PARParliamo di 2 X attivi.Difetto di un gene detto SHOX, che mappa su regione pseudoatusomica 1(braccio corto).Riguarda sia x che y.Dall’albero,vediamo:

a sx:trasmissione maschio-maschio shox mutato è su y a dx: femmina la trasmette a maschio e femmina la mamma ha quindi 1 X mutato e 1 X sano.

Slide scritta in verseQuesta malattia è causata da apolinsufficienza: nelel femmine etero, e nei maschi basta avere una copia di gene mutato,che può essere sia su X che su Y, per manifestare la malattia.Caratteritsche:bassa staturaNella sintrome di elri well: bassa statura + e in + ha deformità ossea di radio e ulna.

Stesso albero con + componenti famigliari: slide 44

è strano il fatto che: 1 maschio malato la trasmette sia a figlia che figlio avviene in + generazioni.

È strano anche che da papà malato,c’è un maschio sano!(so che il gene mutato sta su X o su Y,il fenotipo è sempre lo stesso)La mutazione in omozigosi è molto rara(?); quindi un soggetto ha mutato X o Y.Come mi spiego queste stranezze?Con asterisco ha indicato i soggetti strani. Slide 45La regione PAR è quella in cui gli omologhi si appaiono: proprio xk hanno queste regioni simili su X e Y quindi fanno crossing over: avviene almeno un 1 crossing over per coppia di omologhi! Quindi col crossing over,la mutazione shock su y può essere trasferita su X (quindi lo scambio è sempre tra cromosomi sessuale,xk è cosi che avviene l’appaiamento durante la meiosi).

Quindi mi spiego il fatto che:

papà malato,ha trasferito shock malato del Y, sul x(grazie al crossing over)e dunque produce figlia malata.

Ha prodotto anche un y senza mutazione shock sempre grazie al crossing over ,e dunque ha un figlio sano (quindi cromosoma y ha perso la mutazione,xk l’ha data a x).

Le regioni pseudoautosomiche sono piccole=quindi hanno pochi geni;quindi sono note poche malattie chehanno le caratteristiche viste su (crossing over tra pseudoautosomi tra cromosomi sessuali).

5 MARZOCi parla di 3 patologie distinte dal punto di vista chimico; riguardano tutte il campo neurologiche.Hanno un meccanismo in comune.

DISTROFIA MIOTONICA (side malattie da triplette)Le 3 persone sono colpite: adulto e bambino.Malattia id tipo neuromuscolare: quindi sono colpiti i muscoli.Si manifesta con mancanza di energia muscolare che diventa progressiva.Il segno distintivo è: segno miotonico presenta ritardo di rilassamento dopo contrazione (se stringo la mano la malato,fa fatica a lasciarmela) slideQuesti sono i sintomi tipici del giovane adulto.

Se compare all’infanzia:in + ha anche un ritardo mentale.Quindi è una forma + grave,sia xk l’esordio è + precoce sia xk i sintomi sono + gravi.

Albero della famigliaLa nonna ha avuto l’esordio a 30-40 anni.poi c’è la forma congenita(cioè presente già dalla nascita): ha colpito la bambina precocemente.Della famiglia colpisce che: che compare sempre + precocemente di generazione in generazionesi chiama fenomenodi ‘anticipazione’; anche la gravità può aumentare con le generazioni.

COREA DI HUNINGTONNeurologica. Molto grave.dominanteSlideEsordio in età adulta normalmente 35-80 anni.Si chiama ‘corea’ xk si riferisce ai movimenti involontari che il paziente comincia a manifestare: riguardano i muscoli mimici,gli arti ecc.‘corea’ significa danza in greco.Questi movimenti diventano sempre + invalidanti per il paziente,non riesce a controllare il proprio movimento; la gravità è progressiva.Compare anche rigidità di collo e tronco.I problemi principali della malattia sono: il progressivo deterioramento mentale + disturbi psichiatrici.

La progressione è rapida,e accompagna il paziente per molti anni; poi morte precoce.

Anche qui c’è il fenomeno dell’anticipazione.Albero della famiglia:esordio a 64 anni.I figli hanno un esordio + precoce rispetto al papà.

SINDROME DEL X FRAGILESlideMalattia mappa sul X.È comune.Ne vengono colpite anche la femmina a causa di lyionizzzazione in eterozigosi.

Si manifesta nei primi anni di vita Hanno i faccia allungata Impianto basso delle orecchie (inferiore alla linea che congiunge gli occhi) Ritardo mentale: si mette in evidenza con dei test,adatti all’età del bambino. anticipazione

Xk si chiama x fragile?Prima che si identificasse il gene effettivo,il marcatore era x fragile:se faccio cariotipo del bambino malato,vedo che sul X c’è un punto dove sembra che manchi il colore(dove c’è la freccia); questo marcatore risale al 1969.

Anticipazione:il bambino ha avuto sorella con disturbi cognitivi(non ritardo mentale come il bambino) anche trascurati messi in luce ricostruendo l’albero.+ che legato all’età di esordio,con le generazioni notiamo che la malattia si aggrava.

----Queste malattie dunque sono accumunate dal

fenomeno di anticipazione e gravità che aumenta.

X fragile risale agli anni 60, distrofia e hunington studiate già prima dell’avvento della bio mol.La spiegazione molecolare qual è?Sono accumunate dal tipo di difetto:in tutti e 3 i casi non c’è mutazione missense o di stop;

ma il difetto è a carico di una sequenza ripetuta in tandemè una tripletta ripetuta diversa nelle 3 malattie(slide);

anche la localizzazione del gene è diversa (5UTR,3 UTR, e nella porzione codificante per hunington).

Slide dimensioni delle variazioni nel genomale triplette ripetute in tandem sono microsatelliti (stanno tra 1-10 basi).Es CA ripetuta tante volte.

Slide seq ripetute in tandemCon elettroforesi,ottengo una diversa migrazione a seconda della massa del frammento di DNA: quindi DNA + lungo è + pesante=+ lento mi permette di quantificare la lunghezza del tratto ripetuto.

Sono polimorfici(quindi è sano): se prendo la tripletta ripetuta,ed esamino cromosomi X di diverse persone: queste tratto ripetuto può variare molto da individuo a individuo,ma non supera un certo limite di estensione se lo supera causa la malattia.

Quando queste triplette sono ripetute molte volte,si dicono instabili,xk cambia:Aumenta durante la mitosi e meiosi e quindi da una generazione ad un’altra si parla di mutazioni dinamiche.Quindi la stessa mutazione può modificarsi da una generazione all’altra; quindi cambia fenotipicamente.

Quindi se l’estensione (=ripetizione della tripletta) è nei limitisi trasmette in modo stabile Se supera una certa estensionemutazione dinamica

SINDORME DEL X FRAGILEIl gene coinvolto è FMR1.5utr è trascritto ma non tradotto,siamo nel primo esone.Seq CGG: nella pop generale può essere ripetuta da 5 fino a 50 voltequindi se con elettroforesi esamino gli X di diverse persone,vedo che hanno diversi pesi in base alle ripetizioni.Nel malato con x fragile,le CGG sono ripetute anche oltre 200 voltequindi è questo il difetto genetico della sindrome del x fragile.

Slide malattie da espansioni nucleotidicheCaratteristiche:

Instabilità meiotica: da una generazione all’altra cambia la lunghezza Instabilità mitotica: in cellule diverse dello stesso paziente, hanno un num di ripetizioni diverso Anticipazione: proseguendo nelle generazioni,viene ripetuto + volte=malattia + precoce Effetto parentale: se la malattia è trasmessa da mamma o papà può avere carat diverse.

Le citosine del tratto CGG,quando superano le 200 volte,le citosine vengono metilatee questo det blocco della trascrizione di quel gene.

Slide fragile site

Slide sindrome x fragile espansione della tripletta‘premutazione’Allele può essere mutato o no. Premutazione cos’è?CGG ripetuto tra 50-200: quindi è del normale,ma non è oltre le 200 come la malattia del x fragile il paziente è normale; ma si parla di premutazione xk la sua lunghezza 50-200 è la lunghezza che comincia a rendere instabile questa seq di CGG,da una generazione all’altra.Quindi il soggetto può avere figli malati:

il genitore ha la premutazione(è sano)

ma ha il rischio di trasmettere la malattia la figlio(si parla di mutazione piena),xk ha la seq CGG instabile.

Slide gene FMR1Sopra i suoi esoni:

CGG 5-60 volte normale,no metilazione, trascrizione del FMR1. stabile: trasmette lo stesso num di ripetizioni al figlio.

CGG tra 60-200 sano; si trascrizione; no metilazione; propensa all’espansione,è instabile. Dopo le 200 voltemalato; basta 1 allele; abbiamo metilazione del tratto CGG(puntino) e no trascrizione del

gene; no trascrizione

I premutati sono ‘generalmente’ sani.Si sono osservate 2 condizioni diverse,associate a premutati:

il 20% delle femmine premutate: sviluppano DISFUNZIONE OVARICA PREOCOCE(attività ovarica cessa sotto i 35-40 anni,quindi diventa sterile).

nel 30% dei maschi premutati: sviluppano la malattia FXTAStremore associato a atassia(mancata coordinazione motoria).

qundi colpisce solo una quota dei premutati.

slide albero scritte in verde200 ripetizioni: siamo al limite quindi.Il bambino: 500.La sorella: 300,numero intermedio.La mutazione è dinamica:il num di ripetizioni aumenta proseguendo nelle generazioni(quindi avviene durante la gametogenesi) questo spiega il fenomeno dell’anticipazione!

slide fragile x sindromeIl pallino indica che ha premutazione.Nell’ultima generazione i premutati,hanno figli malati.Ci colpisce il fatto che:con le frecce(slide 36)maschi che trasmettono la premutazione,senza farla diventare full mutazione si chiamanonormal transmitting males: qundi trasmettono lo stesso numero di ripetizioni ai figli.

Quindi se la trasmissione è per via paterna,non si osserva il passaggio da premutation a full mutation;

se invece la premutata è la mamma,lei trasmette una full mutation.Non si sa perché questo avviene.Quindi se devo dare consulenza genetica:

dico al padre che è improbabile che lui trasmetta una full mutation; a una donna premutata invece dico che è probabile (indago e se vedo che ha una disfunzione ovarica

capisco che ha la premutazione).

slide malattie da triplette espanse metodo di anali delle espansionisottopongo il dna del paziente a elettroforesi: + il tratto ripetuto dell’allele è grande,+ è lenta la migrazione elettroforetica: e cosi capisco se si trova in uno stato di sano,premutato,full mutation.

slide southern bloti figli 5,6vedo che le bande sono + in alto,quindi hanno ripetizioni maggiori.

slide sindrome del x fragilealberoslideMaschi sani: intende i transitting males

Vedi come è per via materna che compare la full mutation. Vedi come per via paterna: resta nel range di premutazione,non evolve in full mutation.

slide triplette instabili meccanismo espansionenon si sa bene perché avviene l’espansione.Si pensa che la polimerasi ,di fronte a tante ripetizioni,può replicare la tripletta in numero maggiore.Avviene perché nel filamento stampo si forma una forcinaerrore nella replicazione del DNAenzimi di riparo..

slide sindrome x fragile proteineFMR1 ha domini slideè una proteina che può trasportare mRNA dal nucleoal citosol. slide

slide DISTROFIA MIOTONICAIl tratto ripetuto è CTG ,al 3’ UTR.

se il range di ripetizione è 5-30 alleli normale

oltre a 50 ripetizioni range patologico

slide dopo albero signora con ripetizioni=100

la figlia esordio a 20 anniripetizioni=400 CTG

la figliaripetizioni > 1500 CTGabbiamo quindi anticipazione: dovuta a un aumento della dimensione del tratto CTG,causato dall’instabilità del tratto CTG.

slide età di esordio

Nelle patologie che abbiamo visto:i premutati sono sani,oppure hanno segni lievi(disfunzione ovarica ecc)

Nella DM non vale la regola della trasmissione materna-paterna.

slide dopoil gene DM1 cod per la DMPK.ipotesi: la mutazione può essere in 3’utr,slide

slide dopoHUNGTONQui il tratto CAG si trova in una seq codificante.CAG cod per glutammina quindi in questa malattia si produrre la huntotina che ha molte glutammine.Ci sono anche altre malattie con numero abnorme di glutammine,sempre a causa di ripetizioni di CAG.

slide dopo36-39? la malattia potrebbe non manifestarsi,o manifestarsi molto tardivamente.

slide dopoC’è correlazione tra num di CAG e età di esordio:+ CAG = minore è l’età di esordio (e vice)

slide dopo anticipazione slide 62Vedo come + l’esordio è precoce,+ la banda è alta(=l’allele mutato pesa di + e dunque migra di meno=si trova + in alto)Ci sono 2 bande che indicano i 2 alleli xk la malattia è autosomica dominante.Alcuni hanno un allele sano e l’altro malato.La signora 9: è sana anche se ha un allele nel range della mutazione potrebbe essere che deve ancora esprimere la malattia: quindi con un test genetico posso diagnosticare la malattia in una persona ancora sana,che la svilupperà sicuramente,è una diagnosi certa.

nella HD la trasmissione è per via paterna.

slide con tabella CAGSono malattie neurodegenerative.

Solitamente quando la ripetizione avviene in sequenze non codificanti,il num di ripetizioni è maggiore rispetto a quando si ha in sequenze codificanti.

slide tabel 13-1

-amitrofica lateral sclerosis e la demenza frontotemporale: morte die motoneuroni. la sequenza ripetuta sono 6 nucleotidi,non una tripletta. in una zona non coding. la ripetizione può essere anche di oltre mille volte.i geni responsabili di queste patologie sono espressi ovunque,quindi xk la malattia colpisce i motoneuroni?ancora non c’è una spiegazione.

slide localizzazione della sequenza espansa

può essere nella seq codho poliglutammine. porta all’espressione di una proteina con molte glutammine,che è tossica.

In una sequenza non codnella SLA, ecc. Spesso la proteina non viene prodotta può essere nel promotore

slide PATOGENESI POLIGLUTAMMINICHEL’effetto tossico può essere dovuto a diversi meccanismi:Si formano degli aggregati,che formano inclusioni citoplasmaticheche hanno effetto tossico.La cellula tenta di degradarli.

slide SCLEROSI LATERALEL’espansione è del gene c9orf723 meccanismi possono produrre il fenotipo:

1) si pensa che l’espansione delle glutammine=quindi ho mRNA con intron 1 porti a una ridotta espressione del mRNA

2) mRNA poliglutammico sequestra RBP (RNA binding protein),impedendo loro di assolvere le loro funzioni.3) è stato dimostrato che la porzione intronica 1,lasci il nucleo per andare nel citosol viene tradotto,con

traduzione detta RAN slide. La traduzione non è atp dipendente. L’inizio della traduzione può avvenire in molti punti diversi quindi produco proteine diverse: che si accumulano nel citosol e sono tossiche. Quindi in questo caso abbiamo la traduzione di un introne. L’intron 1 crea queste forcine che stimolano questa traduzione del mrna.

Questi 3 meccanismi non sono mutuamente esclusivi

non vuole le soglie geniche delle premutazioni-mutazioni.

7 APRILENuove slide ‘mitocondriale’È 200 mila volte + piccolo.Ha una densità genica 200 volte maggiore rispetto al genoma nucleare.Questi geni sono cod da un genoma circolare a doppia elica,che ricorda i procarioti: infatti si pensa che siano endosimbionti.

Il mit è utile alla cellula xk ci fornisce energia.

Sono 37 geni: 13 di questi cod per proteine coinvolte nper la sintesi di ATP.Gli altri 24 cod per 22 rrna e 2 trna.Questi geni son trascritti dalla catena esterna=pesante; e dalla catena interna=leggera.È molto compatto il dna.

Nel genoma nucleare sappiamo esattamente quanti sono i cromosomi.Nel mit: diciamo 8-10 copie di molecole circolai di DNA in 1 singolo mit.

Nella cellula,il num di mit può andare da 0 fino a 100: quindi il dna di mit in una clelula è variabile.Il genoma nucleare è invece fisso in ogni cellula.

Le proteine cod dal genoma mit:sono impo per la catena respiratoria(sub citc,atp sintasi,nadh deidrogenasi,citb).

2 rrna e 22 trna:nel mit sono assemblati rrna,con proteine ribosomiali,per formare ribosomi specifici del mit.Nel mit produciamo 22 tnra che restano attivi nel mit.quindi deduciamo che nel mit avviene una traduzione dei geni mit all’intenro del mit; intervengono anche strutture che provengono dal genoma nuclearesimbiosi.

Slide table 9.1Non vuole i numeri.L genoma mit produce 13 sub,e ne ha bisogno di 180 dal genoma nucleare.Per rrna e trna non prende niente dal nucleare.Le proteine ribosomiali provengono tutte dal nucleare.

Slide mtdnaIl mit usa un codice genetico simile a quello nucleare ma ha differenze indicate in rosa-giallo:varinao dei codoni.Es uGA: nel genoma mit è trp,in quello nucleare è di stop.

Slide lista delle + freq malattie mitAnche i geni mit pox subire mutazioni: puntiformi,delezioni ecc.Le malattie che causano:

sono tante le malattie mitocondriali; molte sono rare,quindi è difficile diagnosticarle,perché si ha poca esperienza su queste malattie. Hanno fenotipi sovrapponibili le varie malattie mitocondriali

Ha sottolineato delle parole:

sono le parole che ricorrono: muscolare,snc e snp porta a diversi fenotipi: sordità,ceicità,disturbi neuromuscolari di musc scheletrico o cardiaco ;quindi colpisce dei tessuti attivi dal punto di vista del metabolismo cellulare e che quindi richiedono una grande quantità di energia infatti sono i mit che producono ATP,quindi se il mit è mutato,ho compromissioni di questi tessuti.

Slide lista delle melasLe + frequenti(anche se sempre molto rare):poiché ogni malattia ha fenotipi molto variabili, le malattie sono indicate con degli acronimi: che sintetizza i diversi segni della malattia.Sono segni ampi,non caratteristici,dunque è difficile la diagnosi.

MELAS:Mutazione missense del trna per la leucina. Leggi slide sintomi MERFF: nelle sezioni istologiche(vedi slide dopo),vediamo delle inclusioni nel citosol delle fibre muscolari,con

aspetto di fibre sfilacciate: con la colorazione si colorano di rosso.Mutazione missense

Leigh:

le malattie che causano danno mitocondriali si dividono in 2 categorie: Causate da difetti dei geni mit: mutazioni,riguardano i geni mit che cod rna o proteine. Oppure mutazioni di geni nucleare che cod per proteine che servono al mitcausano difetti al mit e quindi

genera malattie.

Slide eredità mitocondrialePazienti affetti da malattia mitocondriale: LHONMutazione missense del gene ND1 che cod per la sub di NADH deidorgenasi.Albero notiamo che:

Colpisce maschi e femmine C’è differenza tra i figli di un maschio e femmina:

femminefigli malati: si parla di eredità matrilinealela mamma passa il difetto sia a maschi che femmine.maschinon trasmette la malattia a nessun figlio.

È dovuto a:nel gamete maschile e femminle:spermatozoo: ha pochissimi mit,e servono ala motilità del spermatozoo; quando feconda uovo,i mit dello spermatozoo non entrano e quindi non fanno parte dello zigote quindi tutti i mit dello zigote derivano dal uovo: ha motlo + citosol ecc.Quindi è la mamma che trasmettte la malattia col uovo; lo spermatozoo anche se ha mit difettosi,non li trasmette allo zigote. STOP

Qui non parliamo di caratteri dominanti recessivi ecc.

ECCEZIONI:hanno MERF.Cosa ci colpisce: slide 15quello in grigio ha segni di malattia(un po di sordità) ma non ha tuti i segni di un malato.

Ci colpisce che la mamma,è la nonna del malato sono sane(e sono le donne che trasmettono i mit) I figli non sono tutti malati.

Dobbiamo vedere la % di dna mit mutato in 1 cellula:

la stessa cellula può avere alcuni mit mutati e altri sanisi chiama eteroplasmia: la % di genoma mit mutato non è del 100%.

Omoplasmia normale: 1 cellula ha tutti i mit sani Omoplasmia mutante: 1 cellula ha tutti i mit mutati

Slide con spermatozooSi forma zigote,senza mit dello spermatozoo; zigote subisce mitosisi dividono anche i mit,quindi alla fine ho alcune cellule che hanno omoplasmia normale,mutante, o eteroplasmia.

Slide fenotypeAlbero a dx:Invece che il fenotipo,si considera il genotipo: cioè la presenza della mutazione responsabile della malattia.M=muscolo b=bloodSi indicano le % di mit mutati,quindi i malati hanno mutazioni simili a omoplasmia.Nella mamma: la mutazione cè ma colpisce solo il 55% dei mit muscolari.La trasmissione segue una linea matrilineale: la femmina trasmette a tutti i suoi figli; maschio non la trasmetteqst però per il genotipo!Se vediamo il fenotipo è l’albero a sx:a causa di eteroplasmia,la malattia può non avere una penetranza del 100%: xk la % di mit mutato è al di sotto del 50%; i soggetti che hanno quasi omoplasmia sono malati.Il soggetto in grigio: è + malato ma non completamente(ha mutazioni di mit maggiore della sorella).

Quando possiamo escludere una malattia mit:quando un padre trasmette la malattia a un figlio(M o F)sono certa che non riguarda i mit.(xk il papà non dà i mit,quindi la causa della malattia è un’altra)

NUOVE SLIDEPoniamo l’attenzione sulla storia della popolazione di appartenenza del paziente (quindi non poniamo + l’attenzione sulla famiglia del paziente). Come si mantengono queste malattie,nonostante porterebbero a figli morti?Come facciamo a contare gli etero portatori? Non hanno effetti fenotipici,ma se si incontrano hanno rischio del 25% di avere figlio malato.

Rispondiamo con la GENETICA DI POPOLAZIONE

FIBROSI CISTICAPosso contare i malati.Come faccio a contare i portatori sani? Oggi rispondiamo a questa domanda.

Slide dopoXk ci sono grosse differenze sulla freq di malattie e freq dei portatori,nelle diverse zone del mondo?rispondiamo la proxlezione.

Slide freq genotipiche e genicheGruppo sanguigno MN:sono molecole antigeniche dei gr che formano i gruppi sanguigni.Abbiamo 2 alleli: M e N codominanti.Quindi abbiamo 3 fenotipi: M ,N,MN che corrispondono ai genotipi della sldie.

Calcoliamo le freq genotipiche: la prop di soggetti con un certo genotipo,rispetto alla pop generale:per ogni genotipo dunque calcolo la frequenza.Su una pop di 1419 ,si sono contati quanti hanno quel fenotipo-genotipo diviido per la pop tot, e ottengo la freq genotipica relativa.La somma delle frequenze dà 1.

Calcolo le fre geniche:alleli e geni sono intercambiabili in questa definizioni.Calcolo quanti soggetti hanno il gene M: non conto i soggetti,ma:quanti M trovo in 1419 persone? Li trovo nei MM: quindi faccio 392x2e negli MN: sono 707

Il denominatore:prima ho messo il tot dei soggetti,perché un genotipo si riferisce a 1 persona.Ogni individuo ha 2 alleli per 1 gene quindi si fa 1419x2

Tutto questo si chiama conta diretta:ho ricavato le freq alleliche e genotipiche contando,partendo dalle info della popolazione,xk pox distinguere i 3 diversi portatori dei genotipi.

Nella genetica di pop,le freq alleliche sono indicate con le lettere:

palelle + frequente

qallele – frequente(se avessi altri alleli userei altre lettere,noi non andiamo oltre).P+q=1 ,xk è una proporzione.

Slide freq genotipicheQuesta doppia possibilità serve xk a volte riusciamo a calcolare solo una delle 2 freq, e qst mi permette di ricavare l’altra.

I prerequisiti è la legge di hardy-weinberg.Slide relazione tra freq geniche e genotipichePrima usavamo punnet per calcolare gameti di ciascun soggetto: mamma e papà.Questa legge usa punnet su tutta la popolazione:quindi spermatozoo con genotipo M dell’intera pop ecc.qui non è 50-50 la proporzione di gameti come avveniva per il soggetto singolo; xk?Se la pop fossero tutti etero,avremmo 50-50; ma abbiamo anche gli MM che producono solo spermatozoi M,idem per N.Quindi la proporzione di gameti riflette la freq dei diversi genotipi.Per questo si usano i termini p e q:abbiamo spermatozoi M quanto è la freq allelica di M e N!

1) faccio punnet2) calcolo p e q; pxp è la prob che una M(che ha frequenza p) incontri M(che ha frequenza p) ecc (si fanno solo

moltiplicazioni)

p2+2pq+q2: eq di hardy esprime la freq genotipica

slide n attedsi dei figlinella generazione 0,calcolo p e 1 ,usando le freq genotipiche.Gen 1: i figli sono: se conosco p e q ,ricostruisco le freq genotipiche,usando p2+2pq+q2 (uso quindi le freq alleliche della 1° pop).

Faccio finta che nella gen 2 ho ancora 1419 persone.N osservati: è la 1° genN attesi: è la 2° genhanno freq simili le gen 1 e 2: dico che la pop è in eq con hardy

Slide eq di hardySe ho mutazione,cambio i geni.No migrazione: xk mi cambia la freq degli alleli,xk si mescolano 2 pop con freq geniche diverse.

Metodo: slide qst pop è hardy eq

1) Calcolo la freq genica della gen osservati=0 (slide) p=m q=n2) Ora calcolo gli attesi: le freq relative(0,49) le moltiplica per 1000e ottengo le freq assolute(490)

Questa pop è in eq di hardy?No! Sono differenze significative tra osservati e attesi. Quindi una delle condizioni per l’eq non si è verificata.

Da ora in poi presupponiamo che sia in q di hardy se no non possiamo calcolare le freq geniche(è come dire alleliche9 dalle genotpiche e vice.Slide RHI genotipi sono 2Il carattere ha dominanza-recessitivà(non + codominante)0,84: freq genotipica.Come calcolo ora la freq genica?

Nell’es di prima(codominanti),la freq genotipicha coincideva con quella fenotipica.Ora no.

Non pox + fare la conta diretta: ho solo 0,84 e non so quali di questi sono RR e Rr? Non lo pox sapere.Pox fare 2 cose:

1) P+q=1 e p1+2pq+q2 non so p e q,e quindi metto le 2 equazioni a sistema2) Oppure: dico che rr=q2; q2=o,16 quindi trovo q,che uso per trovare p usando l’eq di hardy p+q=1

A questo calcolo quanti sono RR e quanti rr??

Slide applicazioni della legge di hardyFIBROSI CISTICAHo la freq malati.Freq portatori sani? Secondo hardy sono 2pq quindi devo calcolare p o q.I malati in una malattia rec sono omo per l’allele raro che è qloro sono q2; trovo q dalla freq dei malati.La freq dei malati è facile da calcolare sulla pop; è difficile calcolare i portatori sani.Trovo p: 1-1/50=49/50Quando q è molto + piccolo di p(q è il mutato quindi è raro nella pop generale; p è sano)2pq si aprox a 2q, perché 49/50 si approx a 1.La freq di portatori sani è 1/25.

Slide ipercolesterolemia familiareConto i malati che sono 1 su 500: sono etero+omo quindi 2pq+q2Calcolo p e q:calcolo i sanisono p2: sono 1-1/500=499/500 ottengo p,e calcolo q (1-p=q).ora calcolo la freq degli etero(2pq) e degli omo(q2).Q2 è molto piccolo: significa che gli etero malati,sono molto + freq dei malati omonelle malattie dominanti.

Slide freq geni e genotipi x-linkedI maschi malati non sono q2,xk sono emizigoti: un maschio malato è portatore solo di 1 allele mutato quindi corrisponde a q.Trovo pQ2: è molto piccolo leggi slide.Se una femmina è malata,penso a una lyonizzazione sbilanciata,xk il fatto che sia malata di x recessivo è molto basso.

Tra 2 lezioni fa es sulla genetica di popolazione

11 APRILEGENETICA DI POPOLAZIONE –MECCANISMI EVOLUTIVIEsistono malattie la cui frequenza è molto varabile da una pop all’altra.Slide malattie autosomiche recessive freq portatori nella popPiemonte-sardegna

Slide pop eq di H-wSe una pop è in eq di H, le freq alleliche di generazione in generazione rimangono costanti p e q sono i 2 alleli.

Slide evoluzioneNoi oggi vediamo al risultante di una storia genetica.

Slide distribuzione of ab03 alleli 0 A BVediamo che la loro distribuzione è diversa nelle diverse popolazione:

in peru nel 100% dei casi troviamo allele 0. In nord america è + frequente A.

Slide distribuzione allele AMolto freq in nod america; nel sud america freq 0, in italia frequenza intermedia.

ALELE BFrequenza 0 in america sud+nord.In asia è + frequente.

La distribuzione degli alleli riflette la storia delle popolazioni.

Slide the science

Questa diversa distribuzione riguarda anche molti altri polimorfismi(non solo AB0).Possiamo definire gli antenati di una persona,andando ad esaminare un insieme di polimorfismi genetici: a seconda di quale alleli ha il soggetto(per quel polimorfismo),possiamo calcolare la probabilità di appartenenza a una certa popolazione antenata.

Prima abbiamo parlato di polimorfismi,quindi soggetti sani. Ma anche le malattie genetiche hanno diversa distribuzione tra le varie popolazioni: vedrmeo queste malattie

es la malattia di tay-sachs è + frequente negli evrei askenaziani. La fibrosi cistica è + freqente in europa che in africa e asia. Corea di hunngoton è + frequente in tasmania. Porifiria variegata + freq in sud africa di origine europa.

Anche all'interno della stessa malattia,gli alleli mutati hanno frequenze diverse (quindi non si parla solo di frequenza di malattia).Slide distribuzione delle mutazioni della beta globinaEs la mutazione della globina di tipo beta sul cromosoma 39,ha distribuzione variabile.Poi sempre della globina abbiamo alleli mutati diversi,con frequenze diversi.

Slide legge di hardyLe condiizoni vedi slideTutti i genotipi devono avere la stessa capacità produttiva,non deve essere una preferenza.Alcune di queste condizioni non sono mutate nella realtà.

Slide matrimoni non causaliPer H devono essere casuali.Se non sono casuali(cioè avviene tra consanguinei),si ha la possibilità che alcuni alleli siano + facilmente trasmessi allagenerazione successiva quindi non rispetta la legge di H.I consanguinei condividono dei geni in comune(che derivano da un antenato comune): questa quota è indicata dx:tra fratelli questa quota è di ½ dei geni in comune ecc.

slide meccanismi evolutivialtre possibili deviazioni dall’eq di H,che quindi determinano evoluzione: vedi slidecambiano quindi le frequenze geniche.

Slide selezione naturaleLeggi slideNell’uomo moderno è meno evidente,alcuni aspetti sono ancora attuali.Le persone che meglio si adattano all’ambiente,si riproducono con + probabilità e dunque trasmettono i loro geni(che quindi aumentano la loro frequenza)’valore adattativo’. Hanno il fenotipo che si adatta meglio.

Slide livelli a cu può avvenire la selezione: i soggetti che riescono a sopravvivere, arrivano all’età riproduttiva: fecondità. Selezione sessuale Si selezionano gameti + vitali,all’interno dello stesso genotipo.

Slide la capacità di adattamento fitnessLa fitness si misura sulla sua capacità di fare figli e quindi trasmettere i suoi geni.Quindi si valutano i figli che genera un individuo che ha un certo genotipo.

Slide fintess detto anche idoneità biologicaLa fitness è la capacità riproduttiva di individui con un certo genotipo.Se voglio valutare la fitness di un gruppo di malati: valuto la prob che loro hanno di trasmettere i loro geni,e li paragonocon la probabilità di una pop sana(detta di controllo); guardo quanto i malati sono penalizzati nel trasmettere i loro geni.

Slide ESEMPIO DI CALCOLO DELLA FINTESSÈ una stima,non si può valutare precisamente.Si fanno calcoli empirici basati sulle esperienze.

Es fitness emofilici: vedo quanti pazienti hanno avuto 200 pazienti emofilici: hanno avuto 100 figli.

Negli emofilici: 100/200= ogni persona ha in media 0,5 figli La popolazione di controllo è: 1000 maschi(prendo maschi xk emofilica colpisce prevalentemente i maschi;

prendo maschi con stessa età,stesso sesso;che provengono dalla stessa pop,xk la prob di avere figli dipende

dalle condizioni socio economiche; rendo quindi le probabilità paragonabili) hanno avuto 1500 figli.

Faccio il rapporto di figli avuti: 1500/1000=1,5 ogni persona ha in media 1,5 figli.La fitness è 0,5/1,5=0,33 la fintess per l’emofilia è 0,33.Vedo come gli emofilici hanno meno prob di avere figli.Emofilia è un parametro relativo,non assoluto: cioè la fitness dipende da molte cause ecc.

Slide fitness e selezioneCoefficiente di selezione è la s.S=1-fitness 1-0,33all’aumentare della selezione,diminuisce la fitness:-se la selezione è del 100%(=1) ,la fitness è 0: cioè la selezione è tale(non è in grado di sopravvivere,di accoppiarsi,di essere fertile ecc),che quel determinato soggetto malato non è mai in grado di trasmettere i propri geni a una generazione succesiva.

-se la selezione è 0,la fintess è 1significa che la sua prob di trasmettere i rpopri geni è uguale aquella della pop di controllo.

Negli emofilici s=0,66

Quindi grazie al calcolo della fintess,valuto quanto è stata grande la selezione; anche se non so la motivazione della selezione,ci son diversi motivi che portano auna numero minore di figli.La fintess è quindi un parametro relativo,è un’approssimazione,che dipende dalla malattia.

Slide selezione contro il fenotipo recessivoSecondo la selezione,allora alcuni geni mutati dovrebbero andare persi andando avanti nelle generazioni;questa è la realtà? Lo vediamo sia nelle m rec che dom.

VEDIAMO MALATTIA RECESSIVAS=1 f=0 incapacità del 100% di avere figli,per diversi motivi.Generazione 0: i 2 alleli A(p=0,5) e a(q=0,5).Per trovare 0,25 ha applicati H: p2 cioè 0,5x0,5

Generazioni 1: il pool aa si riduce(i soggetti aa non si riproducono) La freq di a si riduce.

Gen 2: ancora gli aa non si riproducono. Quindi q si riduce ancora.

COME HA CALCOLATO LA RIDUZIONE DI FREQUENZA: slide 25gen 1: solo gli etero si sviluppano(tra gl individui con a).etero=pqpq è il pool di a che passa nella generazione successiva.AA + Aa sono p2+2pqè quindi Aa su Aa+AA (aa non si riproducono)

Formula semplificata:nella generazione n= la gener 0(qo) n=è il numero di generazioni che son trascorse.

Slide selezione contro un carattere recessivo dopo molte genVedo come di generazione in generazione la freq si riduce.Tra ogni generazione ci sono 25 anni in media(età riproduttiva).

Slide mod della freq genicaAnche con s=1,una malattia per cui un soggetti non si riproduce,la freq dell’allele mutato si riduce ma non diventa mai 0,anche dopo 1500 anni! Xk c’è una quota che deriva dagli etero!Se la malattia è rec,gli etero si riproducono,quindi trasmettono il loro a mutato.

VEDIAMO MALATTIA DOMINANTEIl soggetto ha malattia dom,e non gli permette di fare figli.Questi geni mutati scompaiono?No! Alcuni malattie dominanti rimangono:es mutazione di FGFR3 che porta a nanismo ancodroplasicoi soggetti muoiono nei primi anni di vita e non si riproducono; come fa quindi a sopravvivere questa malattia con A?rimane xk è possibile che questi alleli A con fitness=0,s=1 sono mantenuti nella pop,a causa di nuove mutazioni.

Slide sel fenotipo domNanismo acondroplasicoSolo 1/5 dei malati genera figli.La fitness è 0,2 rispetto alla pop di controllo.S è molto elevata: 0,8.La sua frequenza alleliche si mantiene costante nelle generazioni.Circa 80% dei pazienti con nanismo,ha genitori normali! quindi nel 80% dei casi è insorta una nuova mutazione! Ed è rispecchiato da s.

Slide eq mutazione selezioneLe mutazioni deviano dall’eq di H.Ma le mutazioni agiscono in eq con le selezioni: cosi mantengono costante la freq di alleli mutati che portano a fitness ridotta,di generazione in generazione.Quindi la selezione elimina Ama le mutazioni ricreano A = si ha un eq,cosi A rimane costante da una generazione all’altra.

Slide eq tra mutazione e selezione

Slide freq di mutazione1/3 dei pazienti con DMD,la loro DMD è dovuta a nuove mutazioni.

Slide meccanismi evolutivi che spiegano la permanenza di malattie genetica con fitness ridotta Eq tra selezione e mutazioni Deriva genica: un es è la tay-sachs.

Slide tay sachsDeficit di esominasi A(enzima lisosomizale) malattia neurologica.La freq di è 1 su 30 negli ebrei askenaziti.Nei caucasici non askenaziti. È di 1 su 200 (quindi askenaziti freq molto maggiore).

Slide DERIVA GENETICA

Fluttuazione evidenti,soprattutto se la pop è piccola,per puro effetto del caso da una gen all’altra,se la pop è piccola,le freq geniche possono cambiare da una gen all’altra; alcuni alelli pox anche essere eliminati,quelli che rimangono si dice che vengono ‘fissati’=rimangono.Infatti l’eq di H prevedeva una pop infinita=cioè molto grande;una pop piccola non rispetta H.

Sldie deriva geneticaConsideriamo una popolazione piccola slide 37Gen 1: supponiamo ch solo 5 individui si riproducononon sono rappresentatiti della pop generale. Nella generazione 2: è cambiata la freq degli alleli,q è aumentato (dovuto a fluttuazioni casuali)Gen 3: q ha frequenza 0,perhcè i 2 soggetti erano AA (quindi si è perso a).Quindi si dice che queste fluttuazioni portano a fissazione dell’allele A, mentre a viene perso(=va alla deriva).A viene perso,xk solo gli AA si riproducono.

Xk in popolazioni piccoli,anche gl individui che si riproducono sono pochi; quelli che si riproducono non rappresentano al pop generale.

Se la pop è grande,è + prob che tutti i genotipi di riproducano,quindi la deriva genica non porta a cambiamenti degli alleli.

Slide deriva geneticaLe fluttuazioni sono le curveLe fissazioni sono le rette

Slide EFFETTO DEL FONDATORESi osserva quando un gruppo specifico di individui si stacca da una pop(ma anche altri fattori oltre all’immigrazione fanno qst effetto),e va in un’altra zona del mondo,per fondare un’altra pop.

Slide effetto con pallini bluA sx: vedo un AaEssendo la pop grande,manterrebbe raro a

Supponiamo che da questa pop grande,si stacchi un gruppo di individui e vada in un'altra parte del mondo; in qst gruppo fa parte uno dei pochi Aa, e questo gruppo fondatore genera una pop piccola:qui agisce la fluttuazione genica, e vedo che gli Aa,nella nuova popolazione sono maggiori rispetto alla pop generale; è comparso anche un aa(evento rarissimo nella pop di origine).Questo fenomeno si chiama effetto del fondator: è un tipo di deriva genica,xk nella pop fondata le freq sono diverse dalla pop generale,per effeto del caso; il caso si è verificato in questi eventi:

1) Il gruppo che si è staccato,conteneva un Aa2) Le fluttuazioni hanno portato casualmente a un aumento di Aa nella pop nuova fondata

Slide porifira variegata slide 44Slide deficitLe popolazioni di origine europea che troviamo in nordafrica: es olandesi hanno colonizzato una zona del sud africa.

VP in africa ha freq di 1/333 In olanda ha freq 1/100000

Fu fondata da 20 coppie di olandesi(è il gruppo piccolo che si stacca) uno di questo olandesi vuol dire che era etero ,quindi possedeva allele mutato; hanno fondato una nuova pop,che per fluttuazioni casuali, esprime di + la malattia(etero si sposano ecc); i malati hanno la stessa mutazione missensequindi tutti i malati di oggi hanno la stessa mutazione missense del fondatore.

Slide anemia falciforme,beta talassemia 45Ebrei askenaziti tay-sachs:in queste pop la malattia è frequente a causa di fluttuazioni casuali,xk sono pop piccole.

La deriva è coinvolta anche in anemia falciforme e talassemia?Non sono causate da fluttuazioni casuali(quindi no deriva genetica),ma dipendono da un altro meccanismoè il POLIMORFISMO BILANCIATO= detto anche VANTAGGIO DELL’ETEROZIGOTE.

Slide distribuzione geografica della malariaNelle mappe si vede che nelle zone con alta freq di anemia falciforme se la paragono con la malaria(che non è dovuta a mutazioni genetiche,ma ad un microorganismo;anemia falciforme invece è dovuta a mutazioni genetiche),ottengo zone di frequenza simili che si sovrappongono:

slide anemia falciforme S=allele mutato(falce) A=allele sano

pazienti con anemia omo SS hanno elevata mortalità infantilequindi gli omo SS non si riproducono.Gli etero AS invece son frequenti; com’è possibile se S porta a morte negli omo(nel senso che è strano che un allele mutato,cioè S,sia frequente in alcune persone,anche se son etero)?Si ipotizza che c’è un vantaggio dell’eterozigote(o detto polimorfismo bilanciato): in alcune condizioni,l’etero hauna selezione positiva; questo vantaggio lo osservo nelle zone con malaria, e vedo che gli etero hanno un vantaggio nei confronti della malattia.L’agente eziologico della malattia si riproduce all’interno dei gr; e vuole che questi gr siano perfettamente vitali; i soggetti AS stanno bene(portano l’allele mutato S, ma non esprimono il fenotipo dell’anemia falciforme) però se analizziamo + nel dettaglio queste persone,vediamo che i loro gr sono cmq + fragili,+ piccoli,hanno –Hb (rispetto agli AA che sono sani,e non portatori)quindi la malaria infetta di + gli omo sani(AA), e non gli etero portatori(AS).

Quindi a causa della forza selettiva: SS muoiono a causa della malattia anemia falciforme quindi i loro alleli si riducono,perché non creano

discendenti AS invece sono avvantaggiati sulla malaria(sono portatori di S e son sani; e il loro essere portatori fa si che

non vengano colpiti dalla malaria) i loro alleli aumentano

Questa condizione di vantaggio sulla malattia la vediamo anche in altre malattie ..

Slide polimorfismo bilanciato A= allele sano; a=allele mutato

aa muoiono a causa della malattia: nei primi anni di vita nell’anemia falciforme,nella talassemia .. quindi la fitness è 0, s=1

AA non manifestano la malattia però sono + colpiti dalla malaria, e questo riduce la loro fitness,quindi s=0,7 Aanon manifestano la malattia; e non sono colpiti dalla malaria vantaggio dell’eterozigote!

Slide frequenza tratto talassemico nelle diverse regioni ItalinaVediamo che in Piemonte la freq degli etero è bassa ,ma non 0,anche se non c’è la malaria questo è dovuto alle immigrazioni: geni che si sono spostati.

Slide MIGRAZIONEIntroduce geni nuovi nella pop,ne cambia gli alleli l’effetto finale è pool genico pop residente+ pool genica pop immigrata.Quindi la situazione è diversa rispetto alla situa di pre-migrazione.Se la pop è grande però,nelle generazioni successive,comunque la nuova situazione allelica si mantiene costante d generazione in generazione sempre se non intervengono altri meccanismi selettivi.

slide meccanismi evolutiviportano a variazioni di Hardy,ma se agiscono insieme,possono cmq mantenere costanti le frequenze alleliche.

18 APRILESLIDE TEST GENETICI ..

Slide qual è la proporzione attesa dei figli affetti?

-alla prima domanda AD, assumendo che il papà si etero lo assumo etero perché se è una condizione indispensabile affinché l’allele

mutato possa trasmettersi la mamma è omo malataè omo perché la malattia è recessiva

secondo mendel il rischio che il figlio sia malato è del 50%

-seconda domanda: il rischio di avere un figlio malato è del 25% (perché i genitori sono entrambi etero)il fatto che 1° figlio sia nato malato non influenza in alcun modo la p che anche il secondo figlio lo sia(si riparte da capo a formare i gameti).--Slide e basi genetiche delle malattieOltre a calcolare mendel,oggi possiamo fare di più:xk oggi per molte malattie noi conosciamo qual è il gene coinvolto nella causa diretta della malattia(è una malattia monogenica=riguarda 1 singolo gene).

Quindi oltre a calcolare mendel,possiamo fare:calcolare la sequenza del dna del malato(è un TEST GENETICO):confronto la sua sequenza nucleotidica rispetto alla sequenza del dna della pop generale:-controllo nucleotide per nucleotide da questo confronto vedo se c’è un nucleotide diverso: questo rappresenta la mutazione(=ha un nucleotide diverso rispetto alla pop generale)è una mutazione puntiforme: può generare mutazioni missense,nonsense,mutazioni dei siti di splicing,del promotore ecc.

Slide 1)basi genetiche delle malattiePremessa: tutte le famiglie hanno necessitò di:

Sia di test genetici Che però vengono forniti sempre accompagnati a consulenza genetica: cioè spiego ai famigliari le implicazioni

di un test genetico

Slide diagnosi moelcolare-Vediamo come si fa il test genetico su una malattia monofattoriale.-vogliamo capire anche le problematiche-perché è utile approfondire con il test genetico?

Slide fibrosi cisticaNon abbiamo mai parlato di come si fa il test genetico quando ho sospetto di FIBROSI CISTICA,che è una malattia:

Autosomica recessiva Abbastanza frequente: leggi frequenza slide

Sono frequenti sia i malati che i portatoriSlide dopoHa una certa gravità la malattia: le manifstazioni sonoAlterazioni trasporto elettrolitico

che porta ad alterazione delle secrezioni mucose di tutti gli epiteli del nostro organismo(respiratorio,intestinale ecc)

causa secrezioni esocrine mucose dense:-possono ostruire tratti del digerente: impediscono agli enzimi pancreatici di raggiungere il duodeno e dunque di effettuare la digestione.

Slide dopoIl gene mutato è CFTR(cè il acronimo completo): è una proteina transmembrana che regola il trasporto degli ioni Cl e Na, è ATP dipendente.Se CFTR è difettoso ho secrezioni esocrine mucose dense, e alti livelli di Cl nel sudore: xk questo canale è presente anche nelel ghiandole sudoripare.

Queste occlusioni mucose dense causano: Malattia polmonare cronica ostruttica Insufficienza pancratica esocrina I vasi deferenti non si formano durante lo sviluppo embrionale Hanno un elevata conc di Na e Cl

CFTR è una proteina cod da un gene colpito da + di mille mutazioni:quindi la fibrosi cistica presenta un eterogeneità di locus elevatissima cioè la firbosi cistica può essee causata da oltre 1300 mutazioni diverse,cioè riguarda:il gene CFTR ha 27 esoni: che pox essere colpiti da mutazioni nonsense,mutazioni di splicing,mutazioni missense ecc.

slide xk è utile approfondire il quadro clinico con un test di genetica molla prima ragione è per confermare la diagnosi:slide albero fibrosi cisticaposso avere la tipica situazione :anna,che già nei primi segni di vita ha tutti i sintomi della malattia(ritardo di accrescimento dovuto a carenza di enzimi pancreatici,infezioni ricorrenti; soprattutto dalle infezioni si capisce che ha fibrosi)quindi io penso abbia la fibrosi,ma non ho la certezza di diagnosi : quindi per le malattie genetiche posso usare un tets genetico.

Slide 20 linee guidaSi seguono linee guida per fare il test geneticoLa malattia non si manifesta solo nei primi anni di vita; può manifestarsi anche dopo con l’età.

Slide diagnosiInzialmente si fa un test del sudore(NON è UN TEST GENETICO): è economico; consiste nel determinare quantitativamente la presenza di Na e Cl nel sudorenon è grave avere il sudore ricco di Sali,ma io lo controllo:-per una persona normale(non vuole i numeri) i livelli di Na e Cl sono inferiori rispetto a un paziente con fibrosi cistica:se vedo che i paziente ha livello al di sopra dei 60,dico che ha fibrosi; se però il suo livello si torva tra 40 e 60,ho dei dubbi,non ho la certezza: come lo risolvo?-faccio un altro test(misuro il pot elettrico): gli ioni causano una differenza di pot elettrico,che pox misurare nelle mucose respiratorie:*anche qui,un paziente ha fibrosi quando >35 mV

Come faccio a confermare la diagnosi di fibrosi,dopo questo test del sudore che mi dice che ha fibrosi?Analizzo la sequenza del gene CFTR(QUINDI FACCIO UN TEST GENETICO):perché so che questo gene può essere mutato in diversi esoni (posso trovare mutazioni già scoperte,o nuove).Essendo la malattia recessiva,devo trovare almeno 2 mutazioni(devo guardare entrambe gli alleli del gene CFTR): cioè ne ha presa una dalla mamma,e una dal papà (entrambi trasmettono 1 mutazioni del gene CFTR).se trovo 2 mutazioni nel gene CFTR: allora posso confermare che ha fibrosi cistica.

È importante arrivare auna diagnosi precisa, e non restare nel sospetto diagnostico.

Il test diagnostico quindi può essere: non genetico(es del sudore) genetico(analizzo sequenza dna)mi conferma la diagnosi

sldie diagnosi fibrosi cistica

slide diagnosi genetica CFcome faccio a cercare le mutazioni?Il gene responsabile della malattia è noto: so che è CFTRquindi vado nella banca data e mi informo sul tipo di mutazione: mi chiedo se la malattia può essere causata dallo stesos tipo di mutaizone,o da mutazioni diverse.

Es per NANISMO ACONDROPLASICO: tutti i pazienti hanno la stessa mutazione (quidni no

eteteroigenetica né di locus né allelica ) in qst caso quindi mi basta analizzare quel particolare codone del gene che io so che è colpito dalla mutazione nel nanismo acondroplasico(non vuole che sappiamo quale).

FIBROSI CISTICA: qui invece si sa che diversi esoni del gene CFTR possono essere mutate quindi mi tocca anlizzare tutti gli esoni

Come prima cosa quindi vado a cercare quali sono le mutaizoni + frequenti per CFTR nella popolazione:allele mutato è a che quindi può aver subito diverse mutazioni: si conoscono mille versioni di questo a: e io cerco le + frequenti,che sono 30(la slide le riporta) e spiegano il 75% delle mutazioni di a.-es mutazioni della fenilanania del codone 508: mantiene la conservazione della cornice di lettura; si ha delezione di 1 codone che cod per una fenilananina (si chiama mutazione deltaF508).

La mutazione deltaF508 è + frequente in—vedi slide

Slide metodi di tipizzazione mutazioni noteCi spiega le tecniche di laboratorio.Posos lavorare su 2 test:

1) Lavoro su mutazioni che già conosco(metodi di tipizzazione di mutazioni note): nelal fibrosi so che puòesserci deltaF508,quindi analizzo il DNA del paziente solo su quel codone quindi invece che analizzare l’intero gene CFTR,analizzo solo gli esoni che hanno maggiore frequenza di mutaizone. Quindi io so già cosa voglio trovare nel dna del paziente.Vedi ASO.

2) Oppure uso test che non richiedono informazioni già scoperte ma sono io che voglio trovare una nuova mutazione nel genoma dle paziente: cioè analizzo l’intera sequenza nucleotidica del paziente.Questa seconda tecnica è + costosa,ma è la tendenza generale che si sta seguendo.

ASO: oligonucleotide creato in lab; è allele specifico.Slide 29 amplificazione dle dja con pcrSe voglio det la sequenza nucleotidica di un gene uso la metodica PCR :-consiste nella produzione in provetta di tantissime copie di una porzione del nostro genoma:in particolare dle gene CFTR,xk è il gene di cui io voglio studiare la sequenza.

È una metodica molto semplice ed efficace.Si basa sui principi di replicazione del DNA:il nostor dna inziia ad essere replicato a partire da primer.In lab:Parto dal dna a doppia elica: lo denaturo(in vivo la fa une elicasi) usando del calore; quindi uso dei primer che si legano al dna stampo,e permettono a dna polimerasi di copiare il filamento di dna stampo (fino a qui quidni è simile alla replicaizone biologica). Vediamo come differisce in lab:

In vivo: la cellula replica tutto il genoma,non ci sono primer specifici per i geni; quindi i primer si formano su tutto il genoma.

In lab: replico solo ad l’esone 10 del gene CFTR; come si fa? Genero quindi l’ oligonucleotidce del gene che m’interessa.Questi processi si ripetono una trentina di volte alal fine ottengo numerose doppie eliche dell’esone 10 dle gene CFTR:2n molecole ; n=numero di cicli(qui 30).

Questa metodica è poco costosa.Perché devo prodiurre tante copie di quel gene?Perché mi serve per i passaggi successivi.

Slide asoOra con le mie copie di gene,vedo se cè la mutaizone deltaF508.ASO: sono oligonucleotidi(dna sintetico,a singola catena) che sono complementari alal sequenza di mio interesse:in questo caso è la sequenza deltaF508(cioè la sequenza di mutazione).

-io sintetizzo sia una singola elica del gene CFTR normale; sia una singola elica del gene CFTR con la sequenza mutata

sono 2 oligonucletidic definiti allele specifci: uno è specifico pe ril gene sano,l’altro per il gene mutato

Quindi cosa faccio: su cellulosa,metto i miei 2 aso. Metto il dna del paziente(mi deriva dalla PCR,cioè l’ho copiato con la PCR; coloro il dna del paziente su

questa cellulosa: mi faccio tante copie dle suo gene cftr.

Faccio ibridazione tra: dna del paziente + l’aso mutato:il dna del paziente lo devo denaturare xk è a doppia elica:-se il dna paziente si appaia perfettamente con aso mutato vedo segnale positivo colorato sulla carta-se il paziente non ha la mutazione deltaf508: aso mutato tende ad appaiarsi,si appaia solo nella parte complementare,ma cè un punto di non appaiamento: è il punto non mutato sul dna del paziente(sul aso è mutato) il dna del paziente si stacca xk non si appaia bene; sulla carta ho un segnale non colorato=significa assenza di legame del dna del paziente con aso mutato(che significa che il paziente non ha quella mutazione).[nella slide: lelica rossa è la doppia elica che si crea se l’appaiamento è completo; a sx è perfetto; a dx vedo che l’appaiamento non è completo]

Questa stessa procedura la ripeto usando l’aso sano.

Questa procedura la faccio per valutare 30 tipi di mutazioni: cioè per ogni tipo di mutazione ho prodotto:-un aso mutato-un aso sano

Aso si chiama anche dot(puntino) blot(è la striscia di carta di cellulosa):

W=significa sequenza normale,senza deltaf508 è l’aso sano M=indica l’aso mutato

Vediamo se la paziente ha mutazione: Il segnale rosso: singifica segnale pos: aso si è legato al dna del paziente,significa che hanno un

sequenza complementare. Questo vale sia per aso mutato(M) che aso sano(W).

Slide 36-37 Il paziente ha deltaf508:

xk il segnale rosso è apparso usando aso mutato(si indica con M); con W non si è legato nessuno dei 2 alleli,infatti il segnale è nero (io con PCR ho copiato sia

l’allele sano che l’allele mutato)signfica che nessuno dei 2 alleli si è legato ad aso sano=il paziente ha entrambi gli alleli mutati= è omo per quel gene mutato

Il paziente quindi se è etro,reagisce positivamente sia con M che con W; se reagisce solo con M,allora sono tutti mutati=è omo.

Il segnale verde: indica che il paziente dle soggetto non si è legato a quel aso.(sano o mutato che sia)

Slide 38Vedo 2 rossi su deltaf508:anche qui ha un allele mutato(perché uno dei 2 alleli si è legato a M)ma vediamo che compare un segnale rosso anche per W(significa che uno dei 2 alleli ha legato M;ricorda io ho tante copie sia dell’alelle mutato che dell’alele sanovuol dire che gli alleli sani hanno legato W)quindi in questo caso il paziente è etero! Ha sia un alelle mutato che un allele sano. Quindi il paziente nel gene CFTR:-ha 1 allele senza deltaf508(sano)

-ha 1 allele con delta7508(mutato)

Il paziente ha fibrosi cistica?No! Perché la malattia si ha,solo se il soggetto ha entrambi gli alleli colpiti.

2° paziente:slide 39Se ho elevata eterogenentica allelica:il soggetto può avere:

allele 1: con una mutazione deltaf508. allele 2: non ha mutazione deltaf508 però può avere un altro tipo di mutazione nel gene CFTR! È il codone

R347P: anche in questo caso questa mutazione si presenta in eterozigosi.

Eterozigosi composta:ha 2 mutazioni diverse,presenti in eterozigosi cioè ogni mutazione colpisce solo uno dei 2 alleli.Questo soggetto ha la fibrosi cistica!Quindi non importa quale mutazione sia,anche se sono diversebasta che ognuno dei 2 alleli abbia almeno una delle 3000 tipi di mutazione che mi indicano che ha fibrosi cistica.Quindi il test genetico mi conferma che ha fibrosi.

3° paziente: slide 41ha una mutazione in eterozigosi di R347P: cioè solo uno dei 2 alleli ha la mutazione R347P.non ha altre mutazioni(ogni codone ha colorata in rosso solo W).Il paziente ha fibrosi? Non lo posso sapere!Perché io con questo test so solo che il paziente non ha un’altra di queste 30 mutazioni(che causano il 75% dei malati);ma il gen CFTR può subire molte altre mutazioni (devo analizzare il restante 25%).

Di fronte a questa situazione,devo quindi fare un analisi di 2° livello:cioè analizzo tutto il gene CFTR(e non solo un pezzo come su), per vedere se ha le altre mutazioni.Questa seconda analisi quindi non prevede informazioni che già so! Ma sto facendo una scoperta nuova.Questa seconda tecnica:è + costosa,- veloce rispetto alla tecnica 1(in cui ho già un obbiettivo).Quindi la tecnica 2 la uso solo dopo aver usato la tecnica 1.

19 APRILEParliamo ancora dei test genetici.Albero fibrosi cisticaANALISI DI 2 LIVELLOControlliamo

esoni e anche le giunzioni introni/esoni.

Slide sequenziamentoSanger ha proposto questo metodo.È il metodo gold standard per confermare le mutazioni nel paziente.È il metodo dei dideossi nucleotidi del DNA (slide dopo)Vediamo A: normale nucleotidice ribofosfato

Il dideossi: in 3’ manca del OH.slide 45Questo OH è indispensabile per il legame fosfodiestere del dna: OH si lega al P; nei dideossi la polimerizzazione del dna si blocca quindi.,xk non posos legare legare il nucleotide.

Sanger quindi ha pensaro di produrre questi dideossi per bloccare la polimerizzazione della polimerasi.

Slide single strandend 47Prendiamo dna stampo: prodota dal pcr. Devo controllare s ein tutti i suoi esoni è presente una delle mutazioni rare(non quelle che ho già eslcuso con lanalisi 1). Con pcr produco tante copie di ciascun esone del gene CFTR.Confronto quindi la sequenza nucleotidica con quella della pop generale.

La dna polimerais copia il mio singolo filamento stampo solo se è presente un primer;quindi io metto un primer sul mio pcr.In 4 provette diverse:

metto i nucleotidi per la polimerazzione in tutti; poi in oguno metto un dideossi diverso(oguno corrisponde a una base es adenina).

Succede che quando polimerasi comincia ad estendere il primer,inzierò a copiare quind il filamento stampo: inserisce i nucleotidi che io ho messo nelal provetta,sulla base ovviamente della complementarietà delle basi.

Poiché nelal provetta ho anche i dideossi,al posti di un adenia normale,può mettere un dideossiA:-nella slide mette dideossiA già nel primo T che incontra ho quindi un filamento nuovo corto.-Giù nelal slide,vedo che mette dideossiA nella seconda T che incontroaquidni ho un filamento nuovo + lungo.il concetto è che ogni volta ch emetto dideossi A la polimerizzaizone si blocca.Alal fine ottengo diverse molecole di diversa lunghezza: contiene primeri+ i nucleotidi che sono stati aggiunti fino al dideossiA.

Faccio la stessa cosa anche per le altre basi(si trovano nelle altre 3 provette):anche qui in corrispondenza del dideossiC es,ho la terminazione della polimerizzazione,e ho filamenti di lunghezza diversa.

A questo punto prendo le mie 4 provette:ogni frammento (sono a doppia elica) che ho prodotto,ha il suo PM specifico: faccio elettroforesi coi filamenti di tutte le basi; questa elettroforesi mi permette anche di separare i filamenti in base a se sono diversi anche per 1 solo nucletide.Le molecoe migrano tanto + velocemtne quanto sono + piccole: quindi sul fondo trovo la + piccola.Cosa signifca:se Il frammento + piccolo lo ottengo nella colonna G: significa che oltre il primer,possiede solo 1 nucleotide: che è il dideossiG(che si è legato a una C,il suo complementare,sul pezzo di dna del paziente che ho prodotto con pcr) e cosi via anche per le altre basi.In questo modo posso determinare la sequenza nucleotidica dle frammento stampo(cioè la mia copia del gene CFTR delpaziente) : perché io so qual è l’ultimo nucleotidiche di ogni mio filamento (è lultimo dove si arresta)ottenuta la sequenza,la confronto con la sequenza della pop generale.

Slide dopoSi può usare una tecnica che colora i dideossi. Si può usare un sequenziatore automatico che mi indica direttamente la sequenza del DNA stampo (gene CFTR)tramite una serie di picchi.

Sldie 52 con i quadratini rossi sequenziamento di singerVedo l’ultimo filamento che ha N riquadrato in rosso: significa che il sequenziatore non si sa esprimere.Il paziente ha dei frammenti che terminano con T e G(è dove cè il picco rosso).In N: vedo che cè sia un picco rosso che nero significa che il soggetto è etero per la mutazione ricercata(cioè che non ha la mutazione su entrambi gli alleli! Ma ce l’ha solo su 1 allele): cioè indica appunto che il soggetto:

su un alleleha T

e sull’altro alleleha la G.pag 32 sbobine geneticaN=il sequenziatore non mi sa dire se è una T o una G(perché ho sia alelli con T che con G).

Slide 53 esone3Analizzo i vari esoni.La sequenza normale della popolazione è TAAAA-Quella giù è la sequenza del paziente che ha una mutazione:il sequenziatore dice N anche qui: su n ci sono 2 picchi (picco verde rappresenta a; picco nero la G).uso banche dati per ricostruire la sequenza: cè scritta a dx è una mutazione missense:

nella pop genera l’esone 3 è AAA il soggetto ha una mutazione in questo esone 3: infatti in questo esone lui ha la sequenza GAA è

una mutazione misssense: ha la G al posto della A e quindi al posto di lisina ho glu.Poiché il sequenziatore mi dice N: signifca che il soggetto è etero,cioè ha questa mutazione dell’esone 3 solo in uno dei 2 alleli.Min 28(nn serve penso)

Slide quali sono le caratyHo trovato una mutazione missense.Quindi vaso a controllare se è già presente nell’elenco delle mutazioni nel database:

se compare già,confermo la fibrosi. Se nel database non cè,devo fare altre analisi per controllare se la mutazioni missense è una vera mutazione o

è un semplice polimorfismo.

A questo punto confermata al diagnosi,il test diagnostico viene inserito nella cartella clinica del paziente per sempre(non viene + ripetuto xk un test genetico è eterno).

Slide xk è utile approfondire il quadro clinico ..?A questo punto vado ad indagare anche il quadro clinico dei parenti(dopo che ho confermato la diagnosi per il figlio)Cosa facciamo per i parenti:albero slide 59i genitori: se nel paziente trovo 2 mutazioni,devo capire se-queste sono sullo stesso allele(quindi ha preso entrambe le mutazioni da 1 solo genitore:perché 1 allele è trasmesso da 1 genitore) è etero-oppure sono 1 su un allele e l’altra sull’altro allele è omo (cioè ha la mutazione su entrambi gli alleli; e vuol dire che entrambi i genitori gliel’hanno passata,perché ogni genitore dà un allele).

Vedo che il papa ha trasmesso la mutazione del codone 68 La mamma del codone 347

quindi il figlio ha 2 mutazioni su 2 alleli diversi: quindi è omo; e ogni genitore ha trasmesso a lui una mutazione. Il figlio è aa. I genitori sono Aa(trasmettono a al figlio).

Questa coppia mi chiede il rischio di ricorrenza se hanno altri figli? Essendo etero,hanno il rischio di mendel del 25%. Ma non ci fermiamo a questa informazione ,per la fibrosi possiamo fare di +:

uso le metodiche di diagnosi prenatale:cioè durante la gravidanza,o in fasi che precedono la gravidanza,posso capire se il nascituro ha ereditato una o entrambe le mutazioni, oppure se ha ereditato 2 alleli sani, o se ha ereditato entrambe le mutazioni.

.aa=ha entrambe le mutazioni AA=ha entrambi gli alleli normali Aa: ha o la mutazione della mamma,o la mutazione del papà(l’allele mutato è a)

Nella diagnosi prenatale analizzo del materiale del nascituro: quindi pox dire ai genitori il genotipo del nascituro! Cioè se il nascituro è aa,o AA,o Aa quindi pox fare previsioni molto precise sul genotipo del nascituro: dico ai genitori con certezza se il bambino nascerà con o senza la fibrosi; e se è portatore(ma essendo recessiva non è malato).

Come prelevo il materiale biologico del nascituro?Slide tecniche di diagnosi prenatale scritta verde

Posso fare diagnosi prenatale,se conosco già che mutazione potrebbe avere(ciè quella dei genitori) se non conosco i genotipi die genitori,è difficile analizzare il dna del nascituro

del nascituro posso analizzare: vili coriali (questa procedura si può fare solo tra la 9° e la 12 set di gestazione) amniociti sangue cordonale cellule o dna fetali nel circolo materno pre-impianto

VILLOCENTESI slideDurante lo sviluppo embrionale,dalle stesse cellule dello zigote si formano gli annessi embrionale(altri annessi sono di origine materna):gli annessi embrionale di origine dello zigote quindi ha il dna del nascituro(quelli della mamma non ci interessano) quindi ne faccio un prelievo mediante un ago molto lungo: è una metodica diagnostica definita invasiva(inseriscono un ago nella cavità addominale materna) quindi si fa solo se cè un rischio di malattia; perché questa metodica ha u rischio del 1% dei casi di indurre aborto spontaneo(xk causa problemi meccanici,infezioni ecc).

quindi prelievo i villi coriali: sono cellule con del dna sequenzio questo dna andando a cercare le 2 mutazioni dei genitori: e vedo se è AA,aa,Aa.

Per la gran parte delle malattie genetiche,questa pratica mi informa quindi sul genotipo del nascituro ma non consente di curare il nascituro! Infatti il risultato è fornito mediante una consulenza genetica,in presenza di uno psicologo.La famiglia può decidere se portare avanti la gravidanza(ci sono metodi per rallentare il decorso della malattia ecc), o interromperla(la legge lo consente quando c’è una patologia della mamma o del bambino).

AMNICOENTESIÈ la + usata (al 2° posto cè la villocentesi).Si preleva il liquido amniotico.Man mano che la gravidanza procede,il liquido amniotico aumenta: in questo liquido troviamo cellule del bambino,che ilbambino perde in maniera fisiologica durante la gravidanza.È una tecnica meno invasiva: xk viene condotta + tardi(14° set), e non tocco gli annessi embrionali.Questa tecnica è usata anche per studiare le malattie cromosomiche(es sindrome di down) in questo caso studierò il cariotipo(noi ora facciamo sequenziamento).

SANGUE CORODNALEPoco usataSi usa solo per osservare magari delle malattie infettive o delle malformazioni eventuali alle cellule.

Slide INDAGINI o delle cellule fetali o del dna libero fetale nel circolo materno

nel circolo materno ci sono quindi cellule del feto: quindi faccio un prelievo di sangue alla mamma(circolo fetale e materno si scambiano).Questa metodica è: meno invasiva e meno rischiosa(aborto) quindi è una metodica in espansione.Ma è ancora poco usata.Slide analisi cell free

Nel siero di una persona: è presenta del dna libero. Nella gestante: ha il suo dna libero+dna feto.

Inizia ad evidenziarsi alla 4° set di gestazione; dopo la 10° set abbiamo un massimo.È cost da frammenti piccoli(si pensa derivino da cellule in apoptosi,non si sa l’origine precisa,ma si sa che esiste) e rappresentano l’intero genoma del feto.

Sliade DIAGNOSI PRE-IMPIANTOAnche questa è poco usata.

Fare un analisi prenatale,in termini psicologici, significa fare una diagnosi quando la gravidanza è ormai avanzata: interrompere una gravidanza a causa di una patologia grave è una scelta non facile;

alcuni quindi pensano che interrompere l’impianto,possa essere dal punto di vita psicologico meno grave e quindi si fa la diagnosi pre-impianto.

Cosa si fa:si fa una fecondazione in vitro(si fa anche quando la coppia non riesce ad effetuare una normale fecondazione,non soloper un test genetico): si prelevano oociti e spermatozoi in provetta avviene la fecondazione: lo zigote s’impianta nell’utero materno come una normale gravidanza.Quando l’embrione ha anche solo 6-8 cellule,posso analizzare il dna dell’embrione: se tolgo una cellula dallo zigote,le altre sono ancora totipotenti quindi formano il bambino normalmente(nel caso volessi impiantare questo embrione nella mamma).Su questa cellula indago la presenza o meno della mutazione: se vedo che è aa,io possono quindi non impiantare questo embrione; lo impianto solo se è sano(se vuole la famiglia) questo permette alla coppia etero,che non vuole un figlio malato,di non dover interrompere la gravidanza successivamente;lo scopo di questa tecnica è quindi di rendere il blocco della gravidanza + tollerabile.

BIOPSIA DEI GLOBULI POLARII globuli polari si formano sia in meiosi 1 che 2ha una composizione genica complementare all’uovo.

Quindi io prendo i globuli polari e analizzo il loro dna.Questo non si può fare sugli spermatozoi: ma se la malattia è recessiva,basta che tolgo la mutazione di 1 genitore(quindi basta che controllo se il globulo polare non ha una mutazione).La legge italiana permette di scartare gli ovuli(biopsia dei globuli polari),ma non gli embrioni.

Slide laberoI fratelli sono sani: quindi hanno 2/3 di p di essere portatori e 1/3 di essere AA.Può interessare sapere se i figli sono portatori? Si! Xk questi figli possono incontrare altri portatori e quindi avrebbero un rischio alto di avere figli malati.Quindi faccio il test genetico ai fratelli sani del malatoè un test specifico ma costoso; quindi lo faccio solo se mi è utile:si parla di ‘indicazione al test’ e se serve,il sistema sanitario contribuisce economicamente e indica alla famiglia di fare il test.

Se la malattia è a esordio nell’adulto(corea di hunigotn) mi chiedono che p hanno di sviluppare la patologia nel tempo: cioè mi chiedono una diagnosi presintomatica.

Slide perché è utile approfondire il quadro clinico con un test di genetica molScreening di popolazione: posso fare un test genetico all’intera popolazione?Si e lo faccio:

se voglio trovare tutti i portatori faccio uno screening neonatale: per prevedere i nascituri malati

slide screening di po criteri per poterlo fare: lo faccio solo se può essermi utile in caso di risultato positivo:

es se la patologia non si può curare,non ha senso che io prevedo che una persona sana svilupperà la malattiaquindi non sarebbe eticamente e socialmente valido (potrei causare problemi alla persona: es avrebbe + fatica a stipulare una assicurazione sanitaria, o un datore di lavoro non lo assume ecc).

deve valer la pena fare questa spesa,cioè solo se mi è utile

slide sensibilità e specificitàun soggetto che è risultato positivo al test: è veramente malato? Non devo avere falsi positivi ecc.

SCREENING DI POPOLAZIONEslide screening di pop neonatisi fa uno screening di popolazione nei neonati.Per la FIBROSI CISTICA: quando il bambino ha 3 gg di vita,prima di essere dimesso a caso, si fa una puntura alla pianta del bambino: si chiama test di guthrie; -uso il suo sangue non per fare un test genetico,-ma per fare screening di popolazione per analizzare se ha i difetti metabolici di queste malattie: in fenichetonuria,ipotiroidismo,fibrosi cistica,galattosemia,deficit ecc leggi slide cosi posso agire precocemente: es gli prescrivo una dieta priva di fenilanania ecc.Questo test supera i criteri visti prima(cioè è utile fare il test).

Per analizzare se ha fibrosi cisticasi inietta l’enzima tripsinogeno imunoroeattivo nel sangue prelevato del neonato:se il test risulta positivo(superiore al 98 %) allora possono fare anche test genetico o il test del sudore.

SCREENING PORTATORIPer la fibrosi cistica.In sardegna c’è alta talassemia: quindi qui è stato proposto uno screening di popolazione negli anni 70 per trovare i portatori: sono sani ma hanno un ridotto volume di gr e hanno – Hb nel gr; hanno una % aumentata del Hb che si formacon 2 catene alfa+2 catene delta questa hb si trova anche nel soggetto sano,ma in quantità inferiore rispetto alla hb con catene alfa+beta.Alcune coppie,dopo aver fatto il tets e aver scoperto di essere portatorihanno deciso di interrompere la gravidanza: questo ha portato a una riduzione di nascite di malati.Poiché i malati non riescono a riprodursi,avremmo cmq avuto una diminuzione di nati malati.

Slide correlazione genotipo/fenotipo in bassoSi vuole capire se il tipo di mutazione del paziente può sviluppare un fenotipo grave o no.Questo non si può fare molto nelle altre malattie,nella fibrosi cistica si può fare qualcosa.Per la fc vediamo che la correlazione genotipo/fenotipo varia(vedi slide i possibili sintomi):le mutazioni di CFTR possono causare:slide 123

la proteina non è sintetizzata la sintesi di blocca ad un certo punto (block in processing) i casi in cui la proteine è prodotta anche se in quantità minoreè meno grave (è al reduced sintetis;

evidenziate in verde sono infatti meno gravi) Leggi slide

Slide insufficienza e sufficienzaSe abbiamo sufficienza: abbiamo solo il problema polmonare, ma non insufficienza pancreatica.

La difettosa produzione die vasi deferenti avviene anche nei casi lievi.se la produzione di cftr è sotto il 4,5% ho infezione polmonarese <1% ho insufficienza pancreatica (leggi slide)

slide con terapia genica in basso SLIDE 116i genetisti vogliono trovare anche una terapia per la malattia.Per la fibrosi cistica si può:side gene augmentation terapia vedi slide

1) Posso avere un gene che nn funziona bene quindi nel paziente introduco il gene normale cosi si produce il prodotto che manca

2) Posso avere mutazioni di un gene e lo sost con un gene normale3) La mutazione det u guadagno di funzione posso silenziare l’allele mutato, e lasciare quello sano: cosi ottengo

un fenotipo normale.Nella fibrosi cistica si è tentato di fare la prima tecnica: il gene mutato non funziona bene quindi si è pensato di introdurre il gene sano,ed introdotto nell’epitelio respiratorio:ad oggi questa tecnica ha portato solo effetti collaterali per la fibrosi cistica.

Per la fibrosi si è pensato di usare molecole chimiche specifiche a seconda della loro mutazione: questa è una terapia non genica,ma guidata dalla conoscenza del genoma dell’individuo.La prima di queste molecole che è stata usata è:-ivacaftor è risultata efficace per quelle mutazioni in cui: si ha un blocco della regolazione(la proteina va in membrana ma non funziona perché c’è un blocco della regolazione).Si somministra per via orale al paziente.

Si stanno creando anche altre molecole chimiche per gli altri tipi di mutazioni.

Il problema è trovare il metodo per introdurre il gene sano nel paziente: perché non tutte le cellule sono facilmente manipolabile cc.Tutto questo si può fare se conosco il difetto genico.

La diagnostica genetica si accompagna sempre a una consulenza genetica: sia prima che dopo il test.

Slide evoluzione test genetica Si sequenza l’interno genoma Oppure solo gli esoni Oppure solo alcuni geni

21 APRILELe ultime slide su argomento che non tratta: diagnostica molecolare indiretta è l’ultima parte del gruppo slide ‘test genetici’Esercitazione

26 APRILE STOP

LE MALATTIE CROMOSOMICHESlide le basi genetiche delle malattieParliamo delle malattie cromosomicheanche queste sono genetiche.

Prendono il nome dalla tecnica usata per identificare il difetto di queste malattie: cioè si analizza il cariotipocosi vedo se ci sono difetti di struttura e numero dei cromosomi.

Sldie cariotipo umano maschileSe la malattia ha un difetto evidenziabile con un cariotipo si chiama malattia cromosomica.

Slide la basi geneticheLa mutazione cromosomica può riguardare:

1 singolo nucleotide Porzioni ampie di 1 cromosoma Fino a un interno cromosoma

Se creo il bandeggio dei cromosomi: vedo i difetti (fascia verde) che devono riguardare almeno tra 5- 10 milioni di basi se riguardano meno basi,non vedo il difetto nel cariotipo.Sono quindi le malattie cromosomiche.

Alise malattie monog 1 geneNelle malattie cromosomiche quindi abbiamo mutazione di molti geniposizionati vicini tra di loro nello stesso cromosoma.

Il difetto del cromosoma porta a sbilancio della dose genica: porta ad avere una porzione di cromosoma/oppure un intero cromosoma in eccesso o in difetto rispetto al classico corredo diploide.Ho quindi un eccesso/difetto di trascritti genetici e questo causa espressione di diversi fenotipi patologici.

Slide anomali cromosma occitiSono rare queste malattie cromosomiche?Sono malattie frequenti!

Nei nati vivi: 0,7% Le troviamo anche nelle fasi precedenti della nascita: nel 50% degli aborti spontanei,il feto ha difetto

cromosomico che causa l’aborto stesso! Perché lo sbilanciamento genico è incompatibile con lo sviluppo della gravidanza.

Nelle cellule germinali: fino a un 50% degli oociti si pensa sia colpito da una malattia cromosomica

Vedi grafico: la manifestazione delle malattie cromosomiche generalmente si manifesta già alla nascita; ma il picco + elevato è prima della nascita! Nei gameti,causa aborto spontaneo ecc.

slide il fenotipo rosso

a seconda del difetto di 1 certo cromosoma mi causa un fenotipo caratteristico. Però ci sono anche caratteri aspecifici comuni ai diversi difetti cromosomici(non ci permettono quindi di capire

qual è il cromosoma coinvolto quindi si fa l’esame del cariotipo) ritardo mentale ritardo di crescita malformazioni d diversa natura(lo vediamo nel volto ecc): anomalie fisiche

sterilità aborti spontanei

slide anomalie gametiche questi difetti possono essere presenti già nei gameti: quindi tutte le cellule che derivano da questi gameti

presentano quel determinato difetto cromosomico si parla di malattie cromosomiche costituzionali.

Se il difetto però si forma dopo la formazione dello zigote: cioè i gameti che lo formano sono normali poiperò durante le divisioni dello zigote si hanno degli errori nella suddivisione del patrimonio genetico(sia

mutazioni puntiformi, difetti cromosomici) quindi il bambino che nasce può presentare difetti cromosomici solo in alcune linee cellulari(infatti si dice mosaicismo).

Sono + gravi i difetti costituzionali: lo stesso difetto può essere incompatibile con una vita postanatale in forma costituzionale(xk colpisce tutte le cellule), ed essere compatibile in forma id mosaicismo(perché colpisce solo alcune cellule).

Per osservare difetto costituzionale: faccio un prelievo del sangue,induco mitosi e la blocco per studiare il cariotipo.Anche nel mosaicismo: ma devo fare il cariotipo su + tipi cellulari! Prelevo cellule della bocca,urine(quindi diversi tipi ditessuti) per valutare la proporzione di cellule difettive rispetto a quelle normali.

Slide anomalie di numeroLe malattie cromosomiche rientrano in 2 categorie:

anomalie di numero: il numero di cromosomi non è 46ma es è 45,47 ecc. la causa è dovuta a una non disgiunzione meiotica

anomalie di struttura: il numero di cromosomi è 46 ma la conformazione del cromosoma(bangegggio,forma,lunghezza) ha un difetto.La causa è dovuta a una rottura dei legami fosfodiesterici del dna,seguiti da riparazione non corretta.

ANOMALIE DI NUMEROpossiamo avere anomalie

multiplosi definisce corredo euploide: il nostro corredo aploide è n=23 (diploide è 2n=46 cromosomi)se è 3n,4n(quindi multiplo di n)

Aneuploide non è multiplo di n: possono avere un cromosoma in + (quindi sono 2n+1=47 cromosomisi dice trisomia), oppure avere 1 cromosoma in meno(si dice 2n-1= 45 cromosomi)

COSA SUCCEDE TRA I NATI VIVITrisomia del cromosoma 21causa sindrome d down:porta a una manifestazione fenotipica molto evidente e qui riguarda solo 1 cromosoma quindi immagina in un euploidia cosa succede.Le euploide infatti non si manifestano mai nei nati vii tranne in condizioni di mosaicismo: slid 17

tra i nati vivi abbiamo visto triploide ma poi muoiono nei primi anni di vita(quindi diciamo che anomalie multiple nei nati vivi non le vediamo).Vediamo corredi euploidi,ma poi finiscono in aborti spontanei negli aborti spontanei cè l’indicazione di fare uncariotipo: slife fig 6.12 si è visto che ci sono trisomie che interessano tutti i cromosomi: es il cromosoma 16 è quello è colpito negli aborti spontanei. -Il cromosoma 1 invece non è affetto da trisomia perché(non lo vediamo negli aborti spontanei)?Siamo nel primo trimestre della gravidanza; potrebbe essere un aborto spontaneo molto precoce se analizzo oociti e spermatoozi,abbiamo elevata % di aneuploide varie che comprendono anche il cromosoma1;andando avanti con la gravidanza vediamo che invece difetti genici non riguardano alcuni cromosomi: perchésarebbe incompatibile con la vita intrauterina avere difetti in questi cromosomi; i difetti riguardano solo alcuni cromosomi. Vedi slide

osserviamo invece bambini con mosaicismo che vivono.

Slide incidenza alla nascita di aberrazioni cromosomicheTrisomie autosomiche:

il cariotipo + frequente è la trisomia del 21 18 13 (è la + rara)

Questi cromosomi sono in ordine di grandezza crescente! Il 21 è il + piccolo di questi.

Aneuploide cromosomi sessuali maschi e femminesono difetti + lievi rispetto alle trisomie autosomiche

Slide sindrome di downVediamo che il fenotipo è già molto evidente già alla nascita:

Epicanto: conformazione all’insù degli occhi. Ridotta circonferenza cranica. Ipotonia: tono muscolare ridotto rispetto alla norma(cioè minore rispetto ai bambini sani) Ritardo mentale: dipende da bambino a bambino,anche a parità di difetto genetico risponde bene a terapie

psicologiche Plica unica palmare(slide dopo): noi abbiamo 2 pliche nel palmo della mano; il down ha 1 unica plica

palmare(è un carattere poco impo, ma è utile per la diagnosi). Malformazioni cardiache: il 50% dei down le hanno. Alcune sono gravi: quindi appena nati bisogna curarli,in

alcuni casi ci vogliono interventi che possono variare molto la loro aspettativa di vita. Elevata incidenza di leucemie: tumori del sangue presenti con alta incidenza nei down La loro aspettativa di vita supera i 65 anni: il down ha quindi alcune patologie che possono insorgere

maggiormente(leucemie,alziehmer)quindi hanno aspettativa di vita ridotta rispetto alla popolazione generale.

Di tutte queste caratteristiche non sappiamo la causa patogenetica specifica!

Cioè sappiamo che uno con trisomia 21 ha questo fenotipo; ma non sappiamo quali geni del cromosoma 21 sono coinvolti.

Slide down sindorme giùQuindi se vedo un bambino con questo fenotipo gli faccio un cariotipo e nella 90% (nel restante 10% lo vedremo)dei casi trovo: 47,XX/XY, +21

Vediamo le altre trisomieSono + rare ma molto + gravi quindi sia la trisomia del 18 che del 13, se sono presenti in forma costituzionale: portano morte entro il 1à anno di vita; se presenti sotto forma di mosaico l’aspettativa di vita è maggiore.

TRISOMIA 18=EDWARDSCome sempre è impo fare il cariotipo: vediamo 3 18 : 47,XX/XY,+18Nella foto vediamo il bambino con questo fenotipo:

Ritardo mentale Psicomotorio: i bambini normali giungono a diverse tappe nei primi mesi di vita; questi bambini malati

raggiungono queste tappe + tardivamente. Faccia:il suo difetto è meno evidente che la faccia del down.

Vediamo impianto basso delle orecchie rispetto alla linea degli occhi;anche la forma delle orecchie può essere malformata queste 2 caratteristiche possono servire a diagnosticare trisomia 18(le vede un esperto,noi magari non cogliamo queste differenze).

Il bambino tende le dita come un pugno: e alcune dita sono sovrapposte in modo caratteristico(calcagni prominenti)

Non supera il primo anno di vita

Anche se la patologia non è benigna è sempre impo arrivare a una diagnosi specifica: questo altera lo stile di vita.

TRISOMIA 13 Schisi del labbro superiore: il labbro superiore non si è chiuso durante lo sviluppo embrionale,che si

accompagna a separazione del palato. Ma non è un caratteristica tipica della trisomia 13. Ritardo mentale,malformazioni del SNC Ritardo di accrescimento Malformazioni della linea centrale della faccia:

lievi: occhi ravvicinati,labioschisi gravi: gli occhi sono talmente ravvicinati che si forma 1 solo occhio oppure neanche 1

polidattilia malformazioni cardiache e urogenitali muore entro il primo anno di vita

47,XX/XY,+13Vediamo quindi 3 copie del cromosoma 13.

CROMOSOMI SESSUALII difetti fenotipici dei cromosomi sessuali sono decisamente + lievi,a volte neanche evidenziabili fisicamente.FEMMINILI

Trisomia X: 47,XXX Monosomia X: 47,X(TURNER)

MASCHILI 47,XXY(KLINEFELTER) 47,XYY

Slide dopoTURNERHanno fenotipo femminile.Capisco già alla nascita che ha turner:

Rigonfiamento mani e piedi. Si dice linfoedema(non sempre è presente) Piega del collo: vediamo questa pelle in eccesso che si chiama pterigio (non sempre è presente,però non è

una caratteristica specifica di turner) Attaccatura dei capelli bassa Bassa statura: già nei primi mesi di vita si evidenzia. Man mano che le bambine crescono permane la statura

ridotta. La sterilità: non sviluppano le gonadi in maniera normale forma delle strutture dette gonadal streak: si

evidenziano con una eco ma non formano gonadi funzionali.Anche se alla nascita nn si diagnostica la malattia,alla pubertà capisco che ha turner,xk la bambina non ha le mestruazioni.

Difetti cardiaci dell’aorta anche gravi Formazione di unghie piccole Accorciamento del metacarpo

Bassa statura e sterilità: possono essere compensati da introduzione di ormoni: GH e ormoni sessuali ma la sterilità non può essere curata.

Slide con foto Nella metà delle bambine: il cariotipo è solo un X Ma abbiamo anche quadri di mosaico: 45,X leggi slide

Quando il cariotipo è a mosaico cè un rischio che il tessuto ovarico diventi tumorale quindi si rimuove perchétanto la donna è sterile, e la salvo dal tumore.

KLINEFELTER

47,XXYÈ maschio perché ha 1 Yma ha 2 X: uno dei 2 X viene inattivato come nella femmina: ciò nonostante ha una patologia,perhcè non è completamente inattivo.Caratteristiche

Elevata statura:capita tutte le volte che abbiamo 3 cromosomi sessualixk? (nella turner cè solo 1 X=bassa statura). Nelle regioni psudoautomosimche di X e Y troviamo il gene ‘’(quindi riguarda sia M che F): questo gene riguarda la statura: quind se questo gene è presente in singola coppia causa bassa statura; in doppia dose causa alta statura.

Difetto dello sviluppo delle gonadi: i maschi sono sterili. A diffeenza della tunrer,alcune celluel rpogenitrici dei gameti si formano,ma non si forma in maniera completa la gonade maschile,quindi comunque queste celluel progenitrici che si sono formate non riescono a creare fertilità.

Sviluppo di caratteri sessuali 2°(es barba)che non è mascolinabarda rada,rigonfiamento delle mammelle,osteoporosi(che è + tipica delle donne). Questo è dovuto al fatto che la gonade non produce ormoni sessuali.

Per valutare la statura: è un carattere multifattoriale; il target della statura si valuta valutando la statura dai genitori se questo target nn è raggiunto,si parla di bassa o alta statura.Es se una bambina ha 2 genitori con bassa statura,non è patologica.

Anche qui ci possono essere soggetti a moscaio: alcune cellule sono 47 altre 46 vedi slide

VEDIAMO GLI ALTRI CASI DEI CROMOSMI SESSUALIQuindi abbiamo visto che:

Spesso cè ritardo mentale L’accrescimento è ridotto o accentuato

Nella tabella ci fa un confronto:XXX e XYY :

non hanno fenotipi/malformazioni caratteristiche; altezza elevata,proprio perché hanno una coppia in + della regione pseudoautosomica del gene shock(che controlla la statura).Solitamente non è un caratteristica che crea problemi.

Non hanno ritardo mentale; solo un piccola difficoltò di apprendimento La sindrome del XYY una volte era ritenuta una patologia che predispone a comportamento criminale-

aggressivo(xk molti criminali avevano XYY):è un dato falso,una volta si riteneva vero.

Slide QUAL È LA CAUSA DELL’ANEUPLOIDIA?

Errori nella MEIOSI! riguardano difetti costituzionali(pre-zigotici) La mitosi riguarda i difetti ai mosaico(post zigotici)

Slide dopo 42Può riguardare qualsiasi coppia di omologhi(le altre coppie possono procedere normalmente):

gli omologhi si dovrebbero separare alla meiosi 1 cosi ogni cellula ha un omologo: in questo caso non è avvenuta questa disgiunzione.

Meiosi 2: le 2 cellule figlie hanno 2 cromosomi(dovrebbero averne solo 1)La cellule a dx non ha niente

Questi gameti che hanno 1 cromosoma in + o in meno possono formare i gameti.Questo è lunico cromosoma che non ha avuto la separazione: quindi nella cellula a dx abbiamo 24 cromosomi;a sx 22.

Quindi fecondazione: a sx:zigote trisomico con 3 copie del cromosoma che non ha fatto disgiunzione. La 3° copia proviene dall

spermatozoo A dx: zigote monosomico arriva alla nsscita se riguarda il cromsoma X; se la monosomia riguarda un

autosoma invece porta ad aborto spontaneo.

Slide dopoLa non disgingiunzione può avvvenire nella meiosi 2(la 1 funzione normale):il risultato porta sempre a una cellula con 2 cromosomi omologhi, e una con nessunoanche loro se fecondati da un spermatozoo normale porta a :zigote monosomico o trisomico

sldie sindorme di downla terza copia del 21 origina da una prima divisione meiotica della mamma: quindi è di

Meiosi 1 Nel gamete materno

Nel papà è meno frequente.queste caratteristiche le troviamo anche nelle altre trisomie:la non disgiunzione è quasi sempre materna e riguarda spesso al meiosi 1 non si sa la causa.Ma perché è + materno il problema?

Gametogenesi femminile: è lunghissimainizia nell’utero materno,e si completa quando avviene la fecondazione: può durare anche 25-30 anni: in tutti questi anni le cellule sono ferme alla profase della meiosi 1: il fatto che questa situazione perduri molto nel tempo può causare mancata disgiunzione.

Slide età maternaIn tutte le aneuploide:vediamo che il rischio di nascita di un trisomicoè molto maggiore nelle donne sopra i 35 anni.Grafico:

Sotto i 30 anni rischio bassoè inferiore al rischio della pop(che è 1/800) Dopo i 30,sopratutot dopo i 35 il rischio aumenta bruscamente

Tutti questi sono rischi empirici,cioè ottenuti osservando la popolazione.

Slide età materna e rischioA 42 anni: 1/3 delle gravidanze è trisomico!Non si sa perché questo avvenga.Forse riguarda il fatto che la gametogenesi femminile è lunga: quindi se uso un gamete che è rimasto bloccato per + tempo,ha + rischio di non fare disgiunzione.

Slide anomalie di strutturaFinora abbiamo parlato di difetti di numero,ora parliamo della struttura.Non è causata da disgiunzione meiotica ma è causato da rottura dei legami fosfodiesterici dei cromosomi che non viene riparata.Non ha importanza letà dei genitori; ma ha importanza l’esposizione die genitori ad agenti mutageni che causa rottura dei cromosomi: es virus,agenti chimici e fisici se queste rotture sono riparate ok; se no si ha la malattia.

Slide anomalie di strutturaPossono essere:

Sbilanciate: il soggetto ha 46 cromosomi ma ha u pezzo di cromosoma in menosi dice sbilanciato perché se andiamo a calocare il tot di geni,questo qua ha meno geni

Bilanciate: 2 pezzi di cromosomi di scambiano se conto il tot di geni quindi il loro numero è normale.Causano difetti fenotipici molto inferiori(anche inesistenti e non patologico) rispetto a quelle sbilanciate.

Slide dopoVediamo cromosoma col suo centromero. Lo dividiamo in segmenti.

A dx: vediamo che il cromosoma è + lungo: xk il segmento DE è stato copiato 2 volte(quindi ha un doppio dosaggio dei geni su segmento DE).mi sa che questo DE si è spostato da un altro cromosoa,i geni tot sono normali

Delezione terminale: manca l’ultimo segmento Delezione interstiziale: mancano 2 segmenti interni

Slide anelloSe si rompono i telomeri,si possono formare cromosomi ad anello.

Slide duplicazioni cromosomicheTandem: stesso orientamentoInvertita: il segmento ha invertito il suo orientamento

Slide isocromosomaOrigina da una separazione dei cromatidi errata:

Normalmente: 1 cromatide deve avere AB+CD. Se invece la rottura del centromero avviene in maniera perpendicolare.

Avremo un cromosoma 2AB,e l’altro 2CD (quindi ognuno ha un’assenza dei geni di un braccio) sono detti isocromosomi

Slide possumPer le aneuploide abbiamo pochi cromosomi che sono causa di sindromi specifiche e sono quelle che abbiamo giò visto.-Invece i difetti di struttura: possono riguardare tutti i cromosomi, diversi effetti fenotipici è difficile fare un unico elenco: ci sono database che riportano il difetto cromosomico + il relativo difetto fenotipico.

Slide elezione terminaleCi riporta un esempio di difetto di struttura.Delezione del braccio corto del cromosoma 5:

si chiama sindrome del 5p- oppure si chiama sindrome del cri du chat: perché alla nascita questi bambini hanno un pianto acuto che

ricorda il verso del gattocaritipo:46,XX/XY,del5p13 indica delezione del braccio corto di uno dei 2 cromosomi 5(l’altro 5 è normale).13: indica il punto preciso in cui comincia la delezione.

Caratteristiche del bambino: le freccie rosse indicano i segni si presentano sempre; quelli senza freccia sono segni che non si evidenziano sempre nei bambini.

cri du chat basso peso alla nascita ritardo mentale grave testa piccola e tondeggiante ipotonia basso impianto delle orecchie e orecchie deformate ritardo accrescimento

si è visto che:poiché nn tutti i bambini hanno delezione di tutto il braccio corto del cromosoma 5:

cri du chatriguarda la delezione della punta del p del 5 abbiamo 3 zone del braccio corto associate a ritardo mentale

questi risultati si sono scoperti paragonando cariotipi di bambini diversi con questa delezione del braccio p del cromosoma 5in cui però l’entità della delezione è diverso.Quindi particolari geni del braccio p del 5 causano i particolari fenotipi.

Slide rischio di ricorrenza

Nel 95% dei casi la patologia del braccio p corto è de novoquindi ha un rischio di ricorrenza basso Il 5% deriva da gametogenesi paternaquesto ha un rischio + elevato

SLIDE DELEZIONI RICORRENTI TRA I NATI VITIOltre alle delezioni del cromosoma 5p: ce ne sono molte altre! Tutti i cromosomi possono avere delezioni ,inserzioni ecchanno sempre le caratteristiche generali : ritardo mentale,faccia strana,difetti agli organi eccLe + frequenti sono le delezioni:

5p- 4p- 18p- 13q-

Come faccio a diagnosticare questo difetto di struttura cromosomica? Faccio il cariotipo! E vedo es che ha delezione delbraccio p del cromosoma 4:quindi nel database vado a vedere le caratteristiche fenotipiche dei soggetti con questo tipo di delezione.Questi database vengono costantemente aggiornati man mano che si osservano dei casi nuovi.

27 APRILESlide ANOMALIE STRUTTURALI BILANCIATEL’ultima lezione abbiamo visto le anomalie di numero e struttura.

BIALANCISTASlide cariotipo di una donna con fenotipo normaleCosa cè di strano nel cariotipo:

Ha 45 cromosomi però ha fenotipo normale! Avendo 45 cromosomi suppongo abbia una monosomia(la + frequente è del X): però la donna sta bene quindi nn è grave.

la donna sta bene xk ha un difetto bilanciato:ha solo 1 cromosoma 21ma nn è una monosomia del 21! Perché il 21,la sua parte + estesa nel braccio lungo(è acrocentrico) è traslocata nel cromosoma 14! Il braccio lungo del 21 si è quindi fuso col 14(il termine corretto è: traslocazione robertsoniana).Il tot di geni è conservato quindi la donna ha fenotipo normale.

Slide trslocazione robertsonianaRottura nel centromero del cromosoma acroncentrico: i bracci lunghi che ne derivano si fondono.Questo tipo di traslocazione riguarda gli acrocentrici(hanno quasi solo il braccio lungo).

Anche i bracci corti si fondono!perchè nella donna non lo troviamo? Perché questo nuovo cromosoma viene perso nelel divisioni successive; e come fa a stare bene pur avendo perso questo materiale genetico?I bracci corti hanno pochi genie questi geni sono per gli rRNA,presenti in tante copie in tutti i cromosomi acroncentrici:quindi avendo tante copie,anche se perdo i bracci corti,non mi succede nientequesta è una traslocazione bilanciata

La donna ci ha chiesto una consulenza anche se sta bene.

La traslocazione può riguardare tutti i cromosomi,non solo gli acrocentrici.1 su mille: hanno uno scambio reciproco tra qualsiasi coppia di cromosomi traslocazione reciproca(slide).I cromosmi si rompono a causa(in generale) d danno fisico,chimico,virus nel genoma si rompe il legame fosfodiestere e la riparazione nn è corretta: quindi in questo caso avviene uno scambio tra segmenti.Questa traslocazione è reciproca e bilanciata: perché nn ho né perdita né acquisizione e nel 90% dei casi la persona ha un fenotipo normale!quando è reciproca e bilanciata.Lei è 46,XX,t[traslocazione](4,20sono i cromosomi coinvolti)(q25del cromosma 4;q11.2del cromosoma 20)

Tralocaizone robertosiana: il fenotipo è al 100% dei casi normale Nela traslocazione reciproca e bilanciata: invece il fenotipo è normale nel 90% dei casi xk :

con maggiore probabilità le rottura avvengono nelle sequenze non codificantiquesto causa i 90% sani

ma se la rottura avviene in mezzo a un gene,si trova spezzato tra 2 cromosomiquindi ho un trascritto inalterato questo causa il 10% malati

slie conseguenze delle traslocazioni bilanciateslide con alberoGià nell’ecografia prenatale presenta un ritardo di accrescimento.Quando nasce: basso peso,leggi slide,man mano che cresce continua il ritardo di accrescimento e si ha anche ritardo mentale.Cosa faccio per accertare la diagnosi?Gli prescrivo un cariotipo: è 46,XY -21[manca 21,ma al suo posto ha un cromosoma ‘derivativo’,infatti ha 46 cromosomi=deriva da un riarrangiamento che è t[traslocazione](riguarda i cromosomi 3,21)(q21;q22).

Giù:slide 75 vediamo a dx 21 normale

a sx: 21 la sua parte nera appartiene al cromosoma 3 (lo vedo col bandeggio che colora questa porzione nera).

Il bambino gli mancano i geni del 21 colorati di nero: è una PARZIALE monosomia del 21(se fosse stata completa non sarebbe vivo,questa aprziale è compatibile con la vita). Quindi ha 2 alleli per ogni gene tranne questo nero.

Ha parziale trisomia del 3:il pezzo che si è attaccato al 3 è una copia in + di quel pezzo del 21.

Vado a vedere il cariotipo die genitori:la mamma ha una traslocazione t(3,21)ma lei è sana; ha avuto un figlio normale e uno malato lei è bilanciata.Il figlio ha lo stesso traslocamento che però gli ha causato uno sbilanciamento(nella mamma era bilanciato).-Vedendo che riguarda gli stessi cromosomi penso che il figlio nn abbia avuto una nuova mutazione(cosa che potrebbeavvenire),ma che deriva dalla mamma.Quindi non bisogna trascurare le t bilanciate!

Xk il figlio è sbilanciato? Slide traslocazione reciprocala mamma vedo i suoi cromosomi con 3 e 21 che si sono scambiati i pezzibilanciato,lei è sana.

Alla meiosi:gli omologi si devono appaiare. Slide 80Poiché ogni omologo cerca il suo omologo; i cromosomi che sono bianchi+neri(hanno suvito t) attirano a sé sia il 3 che il 21(entrambi lo fanno):quindi invece di avere una coppia di omologhi,si forma una tetrade!

A questo punto si devono separare:dipende da come la tetrade si dispone:possono separarsi in diversi modi;CASO 0

supponiamo che un gamete ha la situa normale(nero + bianco) è un gamete normale l’altro gamete ha i 3 e 21 con la t è un gamete che ha tutti i pezzi del 3 e 21,solo che sono traslocati. È un

difetto bilanciato quindi produce un fenotipi normale.I figli sono normali; hanno un difetto bilanciato.Questi gameti si uniscono a gameti normali del papà.Questa traslocazione del figlio è uguale a quella della mamma.

CASO 1(lungo la linea 1)Vedi slideQuesti gameti sono sbilanciati!Perché un gamete non ha tutti i geni del 3 e del 21.

I figli con situa a sx: parziale trisomia 3 parziale monosomia 21

questo è la situa del figlio! Il figlio ha un difetto sbilanciato.

I figli con situa a dx: parziale trisomia 21 parziale monosomia 3

il figlio com’è? Non abbiamo visto sindromi con questo tipo.Cosa faccio?Vado a controllare nei databasese sono già nati bambini con questo tipo di difetto: cosi posso prevedere il fenotipo con questo difetto. Io mi attendo dei difetti perché ho sbilanciamento genico.

CASO 2(lungo la linea 2)Gameti sbilanciati:

uno ha quasi nulla del 3 uno ha quasi nulla del 21

i figli con situa a sx: quasi totale trisomia 3 quasi monosomia del 21(ha solo il pezzo bianco)

è incompatibile con la gravidanza(anche la situa a dx)

I figli a dx: quasi tot trisomia 21 quasi tot monosomia 3

albero dopoil fratello dle malato ha avuto 4 aborti spontanei(palllini + piccoli) + figlio normale.Xk?

La traslocazione bilanciata di gen 2è diventata sbilanciata ma compatibile con la nascita(malato gen 3).

il sano di gen 3 ha la mutazione bilanciata ai figli l’ha trasmessa sbilanciata(per effetto del caso,sono il CASO2)

quindi queste traslocazioni bilanciate sono pericolose per i figli,non per i soggetti che li hanno. Possono avere figli sani(ha trasmesso un difetto bilanciato)

malati(ha trasmesso un difetto sbilanciato) che può essere aborto spontaneo,oppure ha un fenotipo patologico

la coppia si accorge di avere un difetto bilanciato: se ha avuto aborto spontaneo o se ha figlio malato

vedendo che mamma e zio hanno la traslocazione suppongo che anche nei nonni ci sia,in modo bilanciato(sono sani).

Slide in caso di aborto ricorrenteIn caso di aborto spontaneo: il ginecologo deve consigliare di andare dal genetista

così il genetista guarda il cariotipo dei genitori.

Estendo l’analisi del cariotipo anche agli altri componenti della famiglia(anche loro possono aver ereditato la traslocazione,che essendo bilanciata sono sanima loro possono avere figli malati! Per questo controllo il loro cariotipo).

Non tutte le coppie che abortiscono sono da collegare a questi danni cromosomici ma riguarda il 3-5% dei casi.

Slide trsloazioni riportare in + bambiniIn forma sbilanciata,queste traslocazioni slide:leggi gli effetti nelle slidevedo che sono simili tra di loro,caratteristiche comuni agli sbilanciamenti.

Slide traslocazione robertsonianaÈ bilanciata.Ha conseguenza sulla prole? Certo.Quali?Insorgono sempre nella meiosi:nell’appaiamento degli omologhi: qui formiamo una triade (ricorda che i bracci corti li abbiamo persi):ognuno attira il suo simile.

Come si separano?In tutte le possibili condiizoni: ma sono sempre 3 in un gamete, e 1 nell’altro.

CASO AA sx: gamete normale,xk ha un 14 e un 21.A dx: ha traslocazione bilanciata robert(perché gli mancano solo i bracci corti che nn causano effetti leggi prima)

Figli normali(è il cariotipo della mamma)

CASO B entrambi sbilanciatiA sx: sbilanciatoHa un 21 di troppoquesto ha sindrome di down! Qui ha due 21; dal coniuge ottiene un altro 21= tot ha 3 21.Ha lo stesso fenotipo della trisomia libera del cromosoma 21(che ha 3 21 staccati).

A dx: gli manca un 21I figli: monosomia del 21(deriva solo dal altro coniuge)porta ad aborto spontaneo

CASO C entrambi sbilanciatiA sx:due 14, e un 21I figli: trisomia del 14 = aborto spontaneo

A dx: ha solo un 21I figli: monosomia del 14=aborto spontaneo

Devo guardare la tab delle possibili malattie cromosomiche con nait vivi,per dire se portano ad aborto spontaneo(es ho visto che trisomia 21 è vitale ecc)

quindi anche con robert:il genitore con t bilanciata può trasmettere al figlio una t sbilanciata.

---Ho un bambino down: gli prescrivo un cariotipo per

avere assoluta certezza diagnostica per sapere se il suo cariotipo è di robert o se ha una trisomia libera:

questo m’interessa non per il bambino(la sua malattia è comunque uguale)ma varia il rischio di ricorrenza=cioè la p dei genitori di avere un altro figlio con la stessa malattia!Se il figlio down ha la t di robert la p che i genitori abbiano un altro figlio down è + alta,rispetto a se il figlio avesse una trisomia libera.

----Slide indicenza alla nascitaI difetti di struttura sono molto frequenti: 1 su 440 e il 75% sono bilanciate

Slide porb di sopravvivenza dei fetiI figli con i cariotipi alterati hanno diversa sopravvivenza:

cromosomi sessuali è quasi del 100% aberrazioni di struttura bilanciateè del 85% sindrome di turner

-alla nascita i difetti non sono cosi gravi;-ma solo lo 0,3% dei feti arriva alla nascita!(quindi la selezione si fa nell’utero),il resto fa aborto spontaneo,nonsi sa la causa.

Trisomia del 21: solo il 22% arriva alla nascita,il resto fa aborto spontaneoQuindi vediamo che possiamo avere aborti spontaneo,anche in cariotipi che sono compatibili con la vita.

Slide DOWN

Trisomia libera tre 21 liberiè il cariotipo del 90% dei down. In questo caso è dovuta a una non disgiunzione soprattutto nella meiosi 1, e cè una correlazione positiva con l’età materna(quindi leta riguarda trisomia libera! Non di robert).

Di robert dovuto a traslocazioni

TRISOMIA LIBERARappresenta il 90% dei down.I genitori nn si analizzano perché hanno cariotipo normale(la causa è avvenuta per caso nella meiosi).Quindi questa coppia ha un rischio di avere un altro figlio malato pari a quello della pop generale e il rischio dipende anche dall’età della mamma(non vuole i dati del grafico).

Se la donna ha 20 anni(quindi il rischio di età è moto basso) e ha già avuto un figlio down comunque ha un rischio del 1% superiore a quello della pop generale di avere altri figli down: non si sa perché,le ipotesi sono:

Fattori genetici predisponenti a non disgiunzione Mosaicismo non riconosciuto

Quindi questo 1% si agg al rischio dell’età(che riguarda anche le coppie che nn hanno mai avuto figli down ovviamente).

TRISOMIA TRASLOCAZIONE SBILANCIATARappresenta il 4% dei down.

MOSAICISMORappresenta il 1% dei down.È un difetto post-zigotico(i primi 2 casi sono costituzionali,qundi hanno stesso fenotipo) quindi il fenotipo è a mosaico e quindi meno grave rispetto ai primi 2 casi: dipende dalla % di cellule sane e la % di cellule mutate.

Sslide tabelal riassuntoFAMIIARITÀ: è il rischio aggiuntivo che la coppia ha di avere un altro figlio down.

robertSe il difetto è della mamma il rischio di avere un down è del 10-14%.Se dle padre1-2.5% (papà di meno,perché i gameti della donna stanno + a lungo in suspence)

Isocromosoma del 21È molto raro:un cromosoma presenta 2 copie dello stesso braccio,per errore di rottura:ha 2 bracci lunghi del 21 uniti + 1 terzo 21 ibero(deriva dal altro genitore).Può essere trasmesso o nuova mutazione.Se è stato trasmesso: il rischio di ricorrenza è del 100% :perché il genitore ha questa t bilanciatama se vuole figli,questo genitore trasmetterà

il gamete con due 21 quindi ha figlio con trisomia oppure fa un gamete senza 21,e questo porta ad aborto spontaneo.

Slide scritta in bluSi sono fatte indagini su casi rari:per cui cè il fenotipo down,ma la trisomia nn è completa: cioè cè solo una parziale trisomia del 21(l’abbiamo vista prima) io analizzo tanti casi con questa parziale trisomia 21:in questo modo si è potuto stabilire quali sono le regioni del 21 implicate nelle diverse caratteristiche fenotipiche del down:-es per il ritardo mentale ci sono 2 regioni:

regione telomerica che se presente in 3 copie causa ritardo mentale grave(severo) un atra invece che causa ritardo mentale lieve

e idem per le altre caratteristiche.Con tutto questo si è saputo che la porzione che se presente in 3 copie porta a tutte le carat del down:

è la regione telomerica!(riquadro in rosso)ha 30 geni se invece ho 3 copie delle altre porzioni,ho carat fenotipiche + lievi.

Analizziamo la regione telomerica quindi i 30 geni:sono stati creati topi con 3 copie di questa regione telomerica di cromosoma umano:il topo anche lui ha sintomi da down(non come l’uomo come sempre):come faccio a capire se il topo ha ritardo mentale? Esistono dei test che si pox somministrare.

Si è scoperto che in questa regione telomerica c’è una chinasi(è uno dei 30 geni di questa regione):coinvolta nello sviluppo della memoria eccquesta chinasi fosforila TAU(proteine coinvolta nell’alzeihmer) ecc

slide dual specificitu turosine

sldie translatin dosage compensationsi è pensato a una strategia terapeutica:hanno pensato al meccanismo di inattivazione del X che passa mediante il gene XIST.Se XIST inattiva X; ma se metto questo XIST sul 21questo xist dovrebbe in teoria inattivare il 21 che è presente in +.Questa tecnica ha funzionato!Hanno preso fibroblasti di pazienti down(prelievo di cute) le hanno rese indifferenziate(IPS), e hanno introdotto il gene xist in questi fibroblasti: si integra nel genoma e inattiva un 21 su cui si lega xist forma un corpo di bar formato dal 21 inattivato da xist.Tuttavia è una tecnica difficile da applicare oggi giorno.

Domani conclude questa parteLunedi esercitazione: lunedi pomeriggio grossini le da 2 ore(quindi fa lezioni sia al mattino che pomeriggio)poi fa un'altra lezione in cui spiegae poi iniziano le esercitazioni al pc

ci mette una simulazione di esame sul dir.

28 APRILECaso di una bambina,che dopo gravidanza normale,nasce e ha:basso peso alla nascita,soffio cardiaco,foro tra le camere inferiori del cuore.Man mano che passano gli anni passano i difetti cardiaci,ha uno sviluppo lento del linguaggio( 3 anni è ancora difficoltoso),ha difficoltà di apprendimento e ha una lieve malformazione del palato.Il pediatra la invia al genetista clinico: la bambina ha caratteristiche fenotipiche lievi,ma sospetto perché ha anche tutti gli altri problemi.Per avere la conferma faccio un cariotipo: vedi che è 46,XX è normale.il difetto quindi nn è evidenziabile col cariotipo: a cosa penso allora? devo pensare che sia una via di mezzo tra malattia puntiforme e malattia cromosomiche: è indicata in giallo.Come si fa:metodo FISHsi va a pesca del difetto.Vedi slide signficato acronimoSi indaga specificatamente una regione del cromosoma,dove si sospetta che ci sia il difetto: perché il paziente ha cararatteristiche fenotipiche che mi fanno epnsare a una patologia.In lab costruisco una sonda : è un filmaento di dna complementare alla regione del cromosoma che io penso possa essere mutata(si sa dalla letteratura).Questa sonda la coloro(se non riesco a vedere se si lega a o no alla sequenza bersaglio ) con una molecola fluorescente.

La sonda si lega al cromosoma se trova la sua sequenza complementare: s eil cromosoma avesse una delezione,la sonda cerca la sequenza complementare ma non la trova perché ci è stata la delezione.Si prendono le cellule in metafase,si mettono su un vetrino,e vedo se avvien il legame: se avviene,quel particolare cromosoma ha un segnale fluorescente.

Vedo che la fluorescenza sta su una sequenza del cromosoma 22 sonda rosa.Ho usato anche una altra sonda del 22 che lo lega tutto(serve a loclaizzarli meglio)sonda verde.

Vedo 2 segnali verdi qui ha 2 cromosomi 22,è normale come avevo visto ne cariotipo.Vedo 1 segnale rosa significa che:

su un 22 ha trovato la sequenza complementare sull’altro 22 no: perché qui cè stata una delezione della sequenza complementare quindi FISH mi evidenza i

riarrangiamenti di basi che con cariotipo nn erano visibili. Perché la delezione di poche basi non si vede nel caritoipo(rivedi il limite). Se le basi superano un tot,lo vedo nel caritopo.

La vambina ha quindi delezioe nel braccio lungo del cromosoma 22: è detta sindrome di georgeassociata alla delezione di 3 milioni di base(caso + grave) o 1 milione di basi (caso + lieve)che nn si vedono nel cariotipo.

È una patologia nn molto rara.Nella regione deleta ci sono 35 geni: è una patologia quindi non monogenica! La patologia è dovuta al difetto di tanti geni continui(xk riguardano un certo pezzo di cromosoma).

Cosa ha spinto il genetista a prescrivere la fish?Gli aspetti fenotipici!

Naso tubulare Ec leggi slide Cardipatia congenita nel 80% dei casi(quindi molto frequente) Anomalie del palato:

può essere palatoschisi, o insufficienza velo-faringea il probelma del linguaggio è dovuto a questo difetto anatomico; ma

anche a difetti mentali.Quindi il genetista ha pensato che non riguarda mutaizoni puntiformi; cromosomiche neanche xk nel caritopio nn si vede.

Queste mutazioni insorgono durante la gametogenesi=è de novo.Il rischio di ricorrenza è modesto.In caso di nuove mutazioni non possiamo dire se il rischio è uguale a quello della pop generale xk può esserci il mosaicismo germinale(che nn può essere definita con precisione): si usa un rischio del 1% per indicare alla famiglia cheha un rischio maggiore a quello della pop generale.

Se uno dei 2 genitori ha la stessa mutazione del figlio(magari il genitore manco se ne accorge):allora la trasmissione segue le leggi di mendel!Il rischio di ricorrenza di avere figli malati è 50%(portatore + sano).

---George nn è l’unica sindrome causata da questa microdelezione.

Slide sindorme di williams hanno una disabilitò intellettiva che nn si nota perché sono molto socievoli

elastina ha un difetto che è responsabile di alcuni sintomi clinici è dovuta anche questa a microdelezioni del cromosoma 7

--Queste sindromi sono frequenti.Il 90% di queste sono de novo: quindi non è stata trasmessa.Inoltre sono delezioni che avvengon sempre nella stessa posizione quindi cè qualcosa che favorisce questi riarrangiamenti cromosomici(xk sono ricorrenti in determinati cromosomici, e riguarda un toot di basi).La causa sono sequenze ripetute(detti dupliconi) presenti in poche copie nel genoma(sono il 10% del genoma) possono arrivare fino a 200 kilobasi.Duplicone=è in arancione.Quello è il cromosoma.Il verde: è una sequenza del dna unica(cioè nn è ripetuta).Il verde è fiancheggiata da 2 dupliconi: durante il crossing over ci può essere un appaiamento dei 2 omologhi sfasato a causa delle sequenze ripetute:quello nella slide sono 2 cromosomi appaiati in corrispondenza del duplicone.Alla fine genero un cromosoma con 2 verdi, e l’altro senza il verde ho generato una delezione (a causa dello sfasamento,indotto dai dupliconi,seguito da crossing over).

Se questa microdelezione riguarda il 22,allora avrò la sindrome di george questo bambino ha il cromosoma che ha perso il verde(nn ne ha neanche uno)

Il bambino che ha invece il cromosoma con 2 verdi(è una microduplicazione)Queste delezioni avvengono nei gameti del genitore sano e generano il figlio malato.La fish vede meglio le delezioni(rispetto alle microduplicazioni).

Ma ci sono anche sindromi da microduplicazioni:con stintomi opposti alle microduplicazioni dello stesso cromosoma.Es se ho delezioni sono introverso,se hi duplicazione sono estroverso.Le duplicazioni sono meno gravi.

Riassunto micro duplicazioni/delezioni: Sono de novo Ricorrono nelle stesse porzioni del genoma: perché ci sono questi dupliconi che inducono sfasamento del

crossing over e quindi delezioni/duplicazioni Il rischio di ricorrenza è minimo: %pop generale + rischio del mosaicismo germinale(nel senso che se un ha

già avuto un figlio malato a causa di mosaicismo,allora questa persona ha questo rischio aggiuntivo)-----

Nel 90% dei casi la patologia è dovuta a microdelezioni il rischio in questo caso è uguale a quello della pop generale + rischio del mosaicismo

nn è 100% perché negli altri casi la stessa patologia è dovuta a mutazioni puntiformi della stessa porzione di

geni in questo caso è + probabile che sia stata ereditata da un genitore: in questo caso il rischio è mendeliano.

---- Cariotipo è comodo perché nn devo avere un idea di partenza: li vedo tutti i cromosomi e basta Fish invece: mi richiede una sonda che corrisponde a un difetto che io ho già in mente(mi richiede un

ragionamento)

Oltre alal fish quindi è nata una nuova metodica:detta cromosome paintingsi è pensato di usare tante sonde che riconoscono levarie porzioni dei cromosomi; queste sonde sono colorate con colori diversi per diversi cromosomi.Es cromosoma 1la coloro in rosso: uso sonde diverse che legano diversi punti del cromosoma 1,tutti rossi.Gli altri cromosomi hanno colori diversi.Alla fine ogni cromosoma ha un colore diverso(gli omologhi stesso colore).Quindi alla fine: la sonda si lega come sempre in base alla complementarietà delle basi.

Questa tecnica ha i pregi di: Cariotipo Fish

Slide traslocazioneÈ stata evidenziata una cromosoma:vedi io mi sarei attesa il cromosoma tutto verde scuro, invece ha un pezzo azzurro:azzurro è del 16! Quindi capisco che cè stata una traslocazione col 16.

Ulteriore evoluzione: è la tecnica + usata oggi.Si pensa che il cariotipo standard possa nn essere + usato.Si indaga pezzo per pezzo tutti i cromosomi.Prevede sempre l’uso di sonde: slide 6

finora si è lavorato sui cromosomi(in metafase,ho prelevato una cellula) condensatiessenod condnesato può nn mostrarmi difetti piccoli

allora si è pensato di usare dna nn condensato(=non sottoforma di cromosomi): si fa prelievo di sangue e si purifica il dna su questo uso sonde.Queste sonde sono legate a un vetrino piccolo: su questo vetrino possono starci centianaia di sonde che vengon posizionate con un ordine preciso: io so che in quel punto(vedo tanti puntini) ho una sonda ch emi riconosce il braccio corto del 2 ecc. una sonda interroga tutti i punti dle dna: e valuto se si legasi lega la fluorescenza è + intensa: xk la fluorescenza nn è della sonda,ma è dle dna!

La fluorescenza es verde la lego al dna; sul dna sano metto sonda rossa formo una doppia elica: una ha il dnadel paziente,una ha il dna normale(di controllo).

Ora lego il dna mescolato alle sonde:-se la sonda lega sia dna paziente che dna di controllo in maniera equa: il punto è sia rosso che verde è indicato col giallo-se verde prevale sul rosso ho un segnale verde sulla sonda: significa che il dna del paziente ha una duplicazione di quel pezzo! X qst il verde prevale sul rosso,perché il dna paziente ha un pezzo in +.-se prevale rossoho segnale rosso su sonda: significa che il dna del paziente ha una delezione in quel punto.

Questa tecnica usa sonde come fish; ma è comparativa: cioè paragono dna paziente con dna di controllo,x vedere se il paziente ha delezione o duplicazione.

--riporto l’intensità di fluorescenza su un asse cartesiano:metodica della array-CGHslide: 50 pazienti con ritardi mentali risultati negativi al cariotipo standard! Non si è usato fish xk le loro caratteristiche non mi portavano ad una idea(fish richiede una idea).Quindi sono rimasti senza diagnosi.CGH invece ha trovato la soluzione:array=schieramentoxk le sonde=i puntini sono disposti in ordine preciso.

Come si riportano i risultati del CGH?Ricostruendo l’intensità di di fluorescenza per ogni cromosoma:si usa il logvaluto il rapporto di fluorescenza paziente/controllo

sono 2 pazienti: di uno valuto cromosoma 1,dell’altro x (ma è stato fatto su tutti i cromosomi)come ci dice?Se il rapporto paziente/controllo=1allora verde e rosso sono equi(e la sonda mi da giallo).

Nel paziente 10: ci sono puntini + bassi del rapporto 1(che è quello che si ha nel soggetto sano=pop di controllo) significa che ha una fluorescenza + bassa rispetto al controllo=significa che ha delezione

Nel 11: ha un puntino sopra il rapporto 1 significa che ha duplicazione

Ogni puntino=rappresenta una sonda.Se ci sono + puntini: significa che le duplicazioni riguardano + cromosomi.---Grazie ad array-CGH: si sono definite molte + sindromi(che cariotipo e fish non mi evidenziavano).È la metodica è usata : per soggetti che hanno ritardo mentale + dismorfismi facciali

---SINDORME DI PRADER WILLI e ANGELMANSindrome da microdelezione che però ha anche altro:nel 70% dei pazienti è causata da microdelezione del braccio lungo del 15

si usano 2 nomi perché sono 2 patologie diverse che hanno in comune il tratto deleto.Hanno però fenotipo diverso: vedi slide ANGELMAN

Postura tipica dle ripiegamento delle mani: piegano le mani in quel modo Il problema principale è il grave ritardo mentale(+ grave che in prader)

Perché hanno fenotipo diverso? Angelman È deleta una porzione del 15 ma questa delezione(anche de novo) viene sempre trasmessa con

gametogenesi materna: cioè si forma nel gamete materno(che crea il figlio malato) Prader: è deleta una porzione del 15 ma trasmessa sempre da gametogenesi del papà

Questo è dovuto a imprinting genomico:imprinting=mettere un bolloin prader e angelman:succede che attraverso impintint genomico,si ottiene un espressioen allelica differenziale che è genitore specifica:es cromomosoma 15 ho il gene A:

è attivo sul cromomoma che ha ereditato dala mmama quindi solo da questo cromosma lo trascrive lo stesso gene A è inattivo sul cromosoma che ha ereditato dal papà si parla di imprinting paterno=non viene

trascritto.

Imprinitng si manifesta quindi con un gene genitore specifico: ma nn altera la sequenza del dna,perché è una modificazione epigenetica. Avviene durante la gametogenesi: quando un individuo fa gametogenesi,prima cancella imprinting di quel

cromosma e poi deve ripristinare lìmrprinting tipico del sesso al quale appartiene.

Imprinting porta quindi a blocco di espressione di geni: si usa epigenetica si usa metilazione del DNA.I geni sottoposti a imprinting subiscono quindi metilazione.È mediato dal centro del imprinting: è una regione che attraverso una sua propria metilazione in grado di regolare l’espressione dei geni vicini:

è cost dal pallino rosso nel angelman) e pallino azzurro nel di prader:

sul cromosma materno inattiva i geni a monte(xk ne det la metilazione). Vengono espressi i geni a valle.

Sul crom paterno:attiva i geni a monte, e esprime i geni a valle (???)

Oguno di noi ha ogni 1 gene espresso in solo una copia.

Il blocco dei geni ube3a p dovuto nn a metilaziione,ma da blocco dovuto a rna non codificante.

---Nel 70% dei casi: ho una delezione paterna per prade, e materna per angelmanFreccia indica che è espresso

Se delezione è paterna: ho dei geni che nn vengono + espressi; ma nella mamma sono nn espressi a causa del imprinting e quindi al soggetto mancano questi geni.

Angelman: manca espressione dei bluPrader: manca espressione dei rossi

Slide isodiosomia parentaleEs 15:copia da mamma e copia da papà

un soggetto può avere 2 copie dallo stesso genitore: si dice isodisomia xk derivano dallo stesso genitore.Nn è un problema se ha geni sottoposti a imprinting;se invece non sono sottoposti a impirinting allora nn avrò nessuna copia del gene espressa(la mamma fa imprinting su quel gene).

---Possono esserci mutazioni puntiformi nel gene UBE3A(langerman) e nel centro del imprinting.

--Slide pWS

Rischio delezioni: è del 75% Isodomia(UPD): molto + frequente in prader willi ecc vedi slide

---Rischio 1%: quando cè mosaicismoSe nn cè mosaicismo,il rischio è quello della pop

---Ci da una storiella: nella quale ci da la storia di un paziente e la sua famiglia che ha una patologia MONOGENICA(solo questa). Dalle caratteristiche che ci da dobbiamo capire che malattia è, e quindi dare la giusta consulenza genetica.Ci da parole chiave che ce lo fanno capire.Devo dire: se dom/recessiva,a quale componenti della famiglia faccio fare il test genetico ecc,che rischio cèQuesto lo faccio: con le conoscenze delle lezioni+ info che prendiamo dal database(dobbiamo integrare)

Queste esercitazioni sono programma d’esame per tutti: quindi ognuno dovrebbe darle una relazione del caso che lei mette sul dir.

2 MAGGIOSLIDE ABERRAZIONE CROMOSOMICAI test prenatali si fanno soprattutto per malattie cromosomiche.Gran parte delle coppie che stanno affrontando una gravidanza chiedono una consulenza soprattutto per il rischio di avere un figlio con sindrome di down.

Ogni coppia ha un rischio di 1 su 150.Ma ogni coppia vuole una risposta + personalizzata:mi baso su indagini basate su un miglioramento della fine del rischio(1/150 è generale),e lo faccio con degli strumenti che mi STIMANO l rischio:

Età materna Storia familiare

Se invece di una stima,io voglio dare una risposta è precisa: e lo faccio con la diagnosi,anche se ha costi e rischi superiori per la gravidanza.

Vediamo LA STIMA DLE RISCHIOSono concetti già visti.1)Prima di tutto chiediamo l’età materna al concepimento: ci permette di dare una risp personalizzata d rischio solo per le aneuploide cromosomiche(e non per le altre malattie): es sindrome di down ,13,18 (brusca impennata dopo i 35 anni).(non vuole i rischi a memoria)

2)Chiedo poi: hai già avuto patologie cromosomiche in famiglia?Perché sappiamo che il rischio aumenta se la famiglia ha già avuto un figlio con malattia cromosomica e questo varia in base al tipo di malattia cromosomica: es trisomia libera ha un rischio aggiuntivo del 1% maggiore; se traslocazione bilanciata vedi slide.E devo sapere che difetto di cariotipo ha il bambino: cosi varia il rischio di ricorrenza.

Queste domande sono semplici e senza costo.

3)ora faccio: indagini agli aultrasuoni=cioè ecografia; si fa di norma , e posso fare un eco personalizzata per notare una

malattia cromosomica. Uso marcatori sul siero materno

Sono indagini prenatali non invasive.

Tabella dopoSlide dopoTRITEST:è un test prenatale non invasivo.Analizza nel siero dela mamma,di 3 molecole:

alfafetoproteina gonadotorpina corionica estriolog nn congiugato

(non vuole i dettagli su qst molecole)

Durante la grvaudanza,queste molecole hanno un valore che si distribuisce in un certo modo:qualunque parametro io vada a cercare,troverò sempre un range di valori che vale per la pop generale questo ragne si distribuisce secondo gauss(curva a campana):y=indiviudi che hano quel valorex=valoreossero che gran parte dei soggetti hanno valori medie quindi meno soggetti(lato della curva) per valori di quel parametro: grandi o piccoli intorno a un valore centrale,che è il + comune.Quindi penso che valori troppo grandi o piccoli pososno essere valori patologici(xk diversi dalla norma).

Nella slide è la distirbuzine normanel dell’alfafetoporoteina nelle gravidanze normali(figlio senza patologia cromosomica).Oppure la curva sempre dell alfafet con bambini down: vediamo che la campana donw,rispetto alla campana normale,non è sovrapposta a quella normale ma è spostata verso valori + bassi: ma cè una certa sovrappposizione cmq.

Stessa cosa accade anche per gli altri parametri: gonadotropina,estriolo.

La curva down per la gonadotorpina è invece spostata verso valori + alti;estirolo verso valori + bassi(come alfafetopro). (vedi freccette slide).Ad ogni modo ho sempre una certa sovrapposizioe con la curva nromale quindi questo non può essere un test diagnostico,perché ottenog smepre falsi pos e falsi neg: cioè per quanto io sclega un valore di cut off per dire che è down,non potrò mai discriminare in maniera precisa tra gravidanze normali e patologiche,proprio xk le 2 curve si sovrappongono.Quindi uso questi parametri solo per STIMARE unr ischio: infatti evidenza solo il 70% deelle gravidanze a rischio donw(leggi slide): quindi ci sono casi in cui la coppia avrò un figlio down,ma il tets mi dice che è un falso negativo.Oppure mi da falsi pos: mi dce che sarà down ,ma nn p vero.

Spina bifida aperta:difetto di sviluppo del tubo neuronale è una malattia multifattoriale( nn cromosomica).Anche questa malattia si evidenza con il tritest.

Tritest la uso per trisomia 21,18,spina bifida.E sono dei rischi stimati.Il rischio è tanto + elevato quanto + questi parametri si discostano con la distribuzione normalee va SEMPRE relazionato al rischio di età materna: es una donna di 20 anni che al tritest ha un rischio di 1/mille questo è maggiore rispetto al suo rischio di età: quindi vedo che questa donna ha un rishcio maggiore della sua età: il tritest lo definisco positivo.Se mi da un rischio minore rispetto alletàlo definisco test negativo(quindi nn ha un rischio aumentato rispetto alla pos generale per la sua età).

Il tritets si è cercato di ottimizzarlo per ridurre i falsi pos e falsi neg.Il test combinato analizza:

proteina A con la PAPP-A e usa la trasducenza nucale(tra la 13° set di gestazione).

Si una un test combinato: scova il 90% delle gravidanze down.

Trasducenza nucalle:misura lo spesso della nuca durante la gravidanza.Si distribuisce in modo gaussiano.Anche qui se il risultato è lontano dalla media,è un rischio di malattia cromosomica e non.Non è una tecnica invasiva.La trasducenza si misura solo nella 13° set: in questo periodo ottengo un valore preciso per questa misurazione.

--Oppure test integrato:

si fa trasducenza nucale + analisi di proteina a sul siero materno(con PPP-a). e poi si fa il tritest.

questo test integrato è + preciso per scovare i falsi pos.

--Posso prescrivere il test combinato o integrato.

--Questi 2 test hanno una sensibilità del 95%; 5% di falsi neg.

Quando però ho un test pos cosa faccio:convoco la donna,le spiego il test a questo punto se la donna vuole,si sottopone a un test invasivo: perché il test nn invasivo che le ho fatto finora,ho scovato un rischio maggiore rispetto alla pop generale.

A questo punto voglio raffinare il rischio:

uso DIAGNOSIsono metodiche invasive:

amniocentesi villocentesi

sono analisi precise perché prelevo materiale biologico (leggi slide diagnosi prenatale):lo uso per analizzare un cariotipo:

posso fare quello standard(è + veloce se lo uso sui villi) poiché indago cariotipo posso dare una risposta diagnostica=precisa. In casi specifici posso usare la fish e la cgh-array(ma non sono ancora frequenti come test prenatali,sono +

recenti).

Slide indicazione all’analisi cromosomicaQuando consiglio una indagine prenatale invasiva? (slide da sapere per l’esame)

Quando è positiva al tritest: combinato o integrato. Se la mamma ha + di 35 anni: xk ha u rischio aumentato (il sistema sanitario nazionale contribuisce alle

spese) Il rischio aumenta quando la coppia ha già avuto un figlio malato: che è del 1% Genitori portatori di anomali cromosomiche bilanciate: perché abbiamo visto che nel figlio può sbilanciarsi e

portare ad aborto spontaneo o figlio malato. Nella gravidanza in generale si fanno le eco: e se identifico delle malformazioni dle feto allora consiglio una

tecnica + invasiva: perché può essere causato da malattia cromosomica.‘indicazione’ non significa obbligo,ma sceglie la coppia.

Slide indicazioni età materna rossoQuando cè u indicazione a test postnatale? Slide da sapere per esame

Persone con sospetta sindrome cromosomica: ciò vedo che hanno ritardo mentali, malformazioni nel corpo Quando ho genitori, famigliari con la patologia Se ha amenorrea sospetto turner Oligospermia ->sospetto che hanno delezione di un pezzo di Y Neonati morti con malformazioni

Slide CONSULENZA GENETICALeggi slideDo la consulenza al paziente e anche alla sua famiglia.

Slide quali sono i professionisti coinvolti? Biologi che fanno il test Se la malattia è neurologa,ci sarà un neurologo ecc(quindi altri specialisti) Figure non mediche: ostetiriche,infermiere,psicologi

Slide tipologie di consulenze Neonatale: appena bambino nasce Preconcezionale: ancora prima che inizi la gravidanza mi chiedono il rischio Teratologica: la donna ha assunto farmaci che possono indurre malformazioni, e quindi mi chiede le

conseguenze. Si piò fare per ogni tipo di malattia genetica e questa consulenza si associa a test genetico(sia di screening

che diagnostico).

Slide accesso ai servizi di etica Per malattie cromosomiche: ritardo mentale

Slide linee guidaNel primo colloquio faccio albero almeno di 3 generazioni.Faccio un esame al probando.Chiedo al paziente di portarmi esami già svolti ecc.

Faccio una relazione scritta, e controllo la situa nel tempo: es si scoprono nuovi geni a causa di quella malattia,o si scoprono nuove diagnosi ecc.

Il test genetico si consegna sempre in sede di consulenza genetica: Se il test è neg,glielo spiego comunque

Slide nuove controllo caratteriFinora abbiamo parlato di patologie causate da un singolo trasmesse secondo mendel.Le stesse malattie mendeliane però possono essere a penetranza ridotta: non sempre si sanno le cause; può essere dovuta a una partecipazione del restante patrimonio genetico che influenza la mutazione di un singolo gene.

Malattie digeniche:ci allontaniamo sempre + da mendel.

Multifattoriale: qui partecipano anche fattori ambientali.

Sldie retinite pigmentosaIl num di malattie digeniche stanno aumetando,perché si ogni paziente esamino + di 1 gene: questo mi evidenza che una malattia è dovuta a un difetto di 2 geni, e non solo di uno.La retinite è una patologia della retina,che porta a cecità:

può essere progressiva(inizialmente ho riduzione del campo visivo, poi perdo tutta la vista); ho degenerazione dei fotorecettori ha elevata eterogeneità sia di locus che allelica

slide eredità bialellicai pazienti con la retinite(neri),presentano 2 mutazioni ,in 2 distinti geni:

gene periferina e gene ROM

cod per proteine specifiche dei fotorecettori.Queste 2 proteine interagiscono.

I genitori invece : il padre solo mutazione rds mamma solo rom1

e sono sani.Quindi per essere malato le devo avere entrambe: è la eredità digenica.Quindi 1 singolo gene,anche con una mutazione grave,nn è sufficiente per la manifestazione della malattia (parlo di geni diversi; non di alleli diversi=sarebbero lo stesso gene).

Secondo mendel,i figli:avrebbero solo una delle 2, o nessuna; essendo recessiva,avendo 1 sola mutazione,secondo mendel non dovrebbero esprimerla.Ma questi figli hanno ricevuto entrambe le mutazioni si parla eredità digenica.

---Sinforme di bardetHa fenotipo variabile:

obesità ecc eterogeneitò genetica: sono coinvolti oltre 9 loci. È recessiva Anche qui occorrono mutazioni su 2 geni:

anche se il paziente è omo per quella mutazione è sano.La stessa persona,se ha un'altra mutazione,anche in eterozigosi a questo punto è malato.(parliamo di 2 geni diversi,nn alleli). Slide cromosomi blu e gialliQuesto è un esempio di eredità digenica.

Se è etero per entrambe le mutazioni è sano!Deve avere almeno 1 gene mutato in omozigosi (e poi ne basta un'altra in etero).

Soide le basi genetiche delle malattieNelle multifattoriali(o dette multigeniche): non siamo precisi nel dire il num di geni mutati.

Nelle multigeniche,a differenza delle monogeniche le mutazioni riguardano geni sparsi su ogni cromosoma; la singola mutazione ha scarso effetto fenotipico!(se fosse grave la malattia sarebbe monogenica).

Anche nelle cromosomiche sono coinvolti molti geni: ma sono vicini tra loro nel cromosomainfatti si parla di 1 cromosoma.

Nelle multifattoriali: i geni mutati riguardano + cromosomi,sono sparsi.

Slide le basi geneticeLe multifattoriali sono presenti già alla nascita;picco in età adulta(in età adulta le malattie sono soprattutto multifattoriali).

Slide the burdenLe multifattoriali sono molto + frequenti delle monogeniche.

Slide caratterit multifattorialiSi dicono caratteri continui: cioè hanno un valore che è continuo nella pop:es se parlo di statura,peso eccnon classifico gli individui sulla base di negatività/positività ma misuro peso ecc cioè un carattere continuo(nel sensoche può assumere vari valori).La pop generale assume valori estremi: se un soggetti sta fuori questo range,il suo valore è patologico.

CARATTERI DISCONTINUINe posso invece det la negatività/positiva:cioè definisco se il paziente ha o no quella patologia.Gli effetti ambientali hanno una distribuzione continua.

Slide caratteri multifattoriali continuiCARATTERI CONTINUIPrendiamo in considerazione un carattere che riguarda un singolo locus:supponiamo sia biallelico: A e a.ogni allele A slidese A e a hanno stessa frequenza nella pop: secondo hardy,ho u 50% di etero, e 25%% AA, e 25%% aa.Se A contribuisce ad aumentare i cm di altezza:

AA sono i + alti Aa sono + altri degli aaperché hanno un A

Su y: ho pop che ha un certo range di valori,perché ha quel genotipo es aa.--Se facessi questa stessa analisi,ma considerando 2 loci:

.aabb: non ha nessun allele che contribuisce all’altezza (sono A e B)

Con 3 loci idem: Come sempre, + maiuscole ha + alto è (la pop con quel genotipo ha un range maggiore)

Se considero tanti loci: La distribuzione è normale Questo significa che se analizzo u carattere continuo(es statura) nella pop generale la distribuzione è

normale

Slide altezza

Slide variazione nel tempoCi mostra che la statura media ha subito un incremento: è dovuto a fattori ambientali(alimentazione,guerre,hanno detun ridotto apporto calorico=-altezza).

Slide ipertesiVediamo che oltre un certo limite della curva: dico che gli individui rossi hanno valori patologici.il carattere è continuo.

Slide quoziente intellettivoAnche qui fisso una soglia: man mano che scendo,il difetto mentale peggiora.Come sempre la patologia si ha quando il valore si trova agli estremi della campana.

Slide reditabCome faccio a dire che un carattere continuo con distribuzione normale è a base genetica?Questa ereditabilità si analizza valutando la varianza(Vt): (non entra nel dettaglio di statistica)Esprime la variabilità tra gli individuiLa variabilità tot: variabilità genetica (VG)+ variabilità ambientale(VA)

Slide metodi per stimare Valuto correlazione tra parenti o tra gemelli.. slide

Slide correlazione tra coppie di parentiEs considero l’altezza tra genitore e figlio;per tante coppie genitore-figlio valuto l’altezza dei 2 soggetti.Metto i valori su sistema cartesiano: ogni puntino è:su y(genitore) x (figlio).Analizzando tanti soggetti,ho tanti puntini: alcuni coincidono, altri no:

I puntini possono formare una linea retta: in questo caso pox calcolare il parametro di correlazione e vedo che la correlazione è =1 (r=1). Significa che all’aumentare dell’altezza del genitore,aumenta anche nel figlio evice questo è il significato di correlazione.

Caso + basso: assenza totale di correlazione r=0.Cioè nn c’è nessun legame tra altezza genitore e altezza figlio quindi non c’è influenza di tipo genetico tra i 2,ma questo carattere ha distribuzione casuale.

Situazioni intermedie: r=75 ecc

A cosa serve la correlazione per dire se il carattere ha base genetica:valuto se la correlazione ha una corrispondenza tra % di gei comuni che la coppia di individui presenta: vedi formula r.il massimo valore di eredità(=è uguale a 1) quando r=2F cioè quando r è uguale alla % di geni in comune che la coppia presenta.Poi h può essere diversa da 1.

Side dpo 2f va da 1(gemelli mono hanno il 100% di geni in comune) Parenti di 1° grado(es fratelli: xk ogni gene di un genitore,è trasmetto a entrambi o no,dipende dai

gameti,vedi mendel): hanno il 50% di geni in comune 2f=1/2 (slide)

Slide creste digitaliCarattere non patologico.Le creste digitalis formano le impronte digitali.Le creste seguono una curva normale.È a base genetica?Lo valuto applicando la formula di h.

Slide dopoSe creste fosse esclusivamente genetico avrei che:r=2F h2=1 (cioè questo carattere è det esclusivamente da geni).-Quindi mi attendo che: r=0,50 nei gemelli dizigotici ecc slide (questo è l’atteso)-Vediamo l’osservato:sono molto simili agli attesi questo mi dice che il carattere ha elevata componente genetica. Perché r coincide coi geniin comune.

--Slide coedd di corr per diversi tratti continuiPer queste 3 prime patologie: noto elevata componente genetica valore atteso simili all’osservato.-Mentre la pressione sanguigna: ha una componente genetica minore xk il valore osservato si distacca di + dal valore atteso.R= è r osservato nei 2 fratelliSf: ½ nei fratelliTrovo che h=50% significa che cè una base genetica,ma anche una componente ambientale ecc

Slide studio 1Se genitore figlio hanno correlazione è dovuto a:

Hanno geni comuni Ma anche ambiente in comune (es cucina salata,poca abitudine fisica ecc) quindi r dipende anche da

questo,non solo da geni.Come faccio a sapere che è dovuta a geni o ambiente?

Valuto correlazione tra fratelli naturali=hanno stesso ambiente vediamo che hanno correlazione maggiore: xkcondividono lo stesso ambiente.

Fratelli adottivi

Slide correlazione tra gemelliSe un carattere è totalmente a componente genetica:

Nei gemelli dizi r=1 Nei dizi r=1/2 Se osservo r=1 sia negli omo che dizi questo mi dice che r la osservo semplicemente perché sia i dizi che

omo hanno condiviso l’ambiente(i gemelli vivono insieme,stessa età ecc).Se noto che sia nei dizi che omo hanno entrambi r=1 allora dico che questo carattere ha elevata componenteambientale.

Caso D: omo hanno r che è il doppio dei dizi,ed quello che mi attendo.Capisco che cè anche un po’ d’ambiente xk: r nei mono non è 1!(dovrebbero avere r=1). Quindi ogni volta chei mono hanno r<1 significa che qualcosa al di fuori dei geni ha partecipato a formare il fenotipo.

Caso C e B: solo ambiente perché mono e dizi hanno r uguale.

Non farà esercitazione sui caratteri multifattoriale.Facciamo es ora:quale carattere ha componente genetica maggiore? esameè il quoz intel! Perché ha r + vicino a 1 per i mz (anche se la p arteriosa ha r + lontani tra mz e dz; però r nei mz è 0,55 che è moto lontano da 1)

1) cioè come prima cosa cerco r dei mx + simile ad 1 (tanto è + lontano a 1 tanto + penso che c’è influenza non genetica,perché hanno lo stesso genoma).

2) E solo dopo valuto se nei dx r è la metà

Quello minore: è la cornea.

---3 MAGGIOCi metterà l’esercitazione sul dir dopo la prima esercitazione.

Concludiamo i caratteri multifattoriali:nei caratteri discontinui: non possiamo stabilire un cut-off che ci permetta di distinguere malati e non. La magg parte delle malattie multifattoriali fanno parte di questa categoria.

Slide malattie ereditarie Malattie mendeliane: il fattore genetico è indispensabile e a volte sufficiente per manifestare la malattia. Malattie multifattoriali: il contributo extragenetico è molto ampio.

Slide malattie poligeniche I difetti sono in tanti geni Hanno scarso effetto fenotipico –rispetto a mutazioni che causano una malattia monogenica Eterogeneità: i geni coinvolti nei vari individui sono diversi perla stessa malattia I difetti genetici coinvolti e i fattori ambientali sono difficili da individuare! Perché sono coinvolti molti

geni(c’è eterogeneità genetica).

Slide caratteri(malattie) multifattorialiQueste malattie sono una bilanciamento tra:

Fattori di rischio: difetti genetici,fattori ambientali Fattori di protezione: idem

La malattia insorge quando le 2 cose si sbilanciano.

Slisde malattie complesseI fattori ambientali e genetici: non sono presenti solo nei malati!(es nella sindrome di down: la trisomia la troviamo solo nei pazienti; oppure nel nanismo acondroplasico la mutazione ce l’hanno solo oro).In questi caratteri complessi ci sono fattori comuni nella pop generale: perché i singoli fattori(che trovo nella pop generale) non sono sufficienti per causare una malattia; questi caratteri hanno distribuzione normale.Chi si ammala?Chi per effetto del caso,ha ereditato un numero di questo fattori oltre una certa soglia: sia genetici che ambientali (sotto la soglia non è malato) –->sono definiti caratteri complessi con effetto soglia.

Slide ereditarietà delle malattie complesseNon seguono le leggi di Mendel: non posso quindi usarle per dire ai pazienti il rischio di ricorrenza di malattia.Il singolo fattore genetico segue la legge di mendel! Ma nelle malattie complesse:

I fattori sono tanti Influisce anche l’ambiente

Come capisco che c’è una componente genetica?Perché spesso c’è una familiarità: i parenti di un malato hanno + probabilità di sviluppare la malattia del malato,rispetto alla pop generale che non segue la legge di Mendel.In questo caso cosa si usa?

Il rischio empirico di ricorrenza:s’intende il rischio che io riesco a calcolare specificatamente pe runa certa malattia, e lo calcolo sulla base di grandi casistiche: cioè quante volte empiricamente si ripresenta la malattia (si guarda l’esperienza).Non segue mendel; il rischio empirico è specifico per ogni malattia.Questo rischio si riduce molto per parenti di grado superiore al primo quindi la malattia si manifesta nei parenti di 1° grado.

Slide lABIOSCHISILa forma non sindromica,si risolve con un operazione chirurgica e ha una base multifattoriale.La famiglia mi chiede il rischio di ricorrenza(cioè se la malattia ricompare in una successiva gravidanza)cioè vogliono il rischio empirico,come lo valuto? Poi glielo fornisco in consulenza genetica.Valuto il rischio empirico specifico per ogni componente famigliare: rispetto al malato

Nella pop generale(che non hanno parenti malati): la p è 0,1% Fratelli del malato: il rischio è del 4% (è maggiore rispetto alla pop: si dice famigliarità del rischio; e qst rischio

empirico si è ottenuto vedendo l’esperienza di altri casi). È 40 volte il rischio normale. Il genitore ha labisochisiil rischio per il figlio è 4% Uscendo dai parenti di 1° grado: il rischio si abbassa moltoè 0,7 %

Slidr rischio epirico nei parentiVediamo altre malformazioni congenite(dislocazione e stenosi): si vedono nei bambini.Come smepre vediamo che il rischio è aumentato per i parenti di 1° grado.Tanto + rara è la malattia nella pop tanto + è maggiore è il rischio per i parenti di 1° grado di un malato.

Slide dopoQuando non solo faccio riferimento alla malattia,ma anche a quanti parenti malati ho in famiglia:Se la coppia ha già avito 2 figli (invece di 1) con lasbioschii il rischio raddoppia: è 9 %.Se nella coppia uno dei 2 è malato il rischio per il figlio aumenta ancora: è 17 %.

Questo vale per tutte le malattie:la spiegazione èse i malati sono tanti in una famiglia è segno che per caso cè una concentrazione di molti fattori genetici e ambientali,e quindi + è probabile che la malattia si ripresenti.

Il rischio empirico si modifica in abse ala gravità della malattia dei parenti affetti:la labioschiis può essere monolabiale o bilabiale(coinvolge entrambi i labbri) può accompagnarsi o meno a palatoschisi.La + grave è bilabiale + palatoschisi.Il rischio empirico passa da 4% a 8 % passando dalla forma meno grave,alla forma + grave.

Slide dopoCi sono malattie in cui la frequenza è diversa nei 2 sessi (anche per le monogeniche è cosi per i cromosomi sessuali).Non sempre se ne capisce la motivazione.

Parliamo di stenosi pilorica:è 5 volte + frequente nei maschi che nelle femmine.

Si osserva che i consanguinei delle femmine,hanno un rischio + elevato di ammalarsi rispetto ai consanguinei dei maschi malati(anche se è il sesso + frequentemente malato).

Se sono consanguinea femmina di un malato femmina il rischio è maggiore di un consanguineo maschio della femmina malata.

Perché tutto ciò?È come prima: + è rara la malattia,+ è elevato il rischio nei parenti.Una possibilità è che:quando una malattia è comune,è causata da cause comuni nella pop.Quando un malato è di un sesso in cui quella malattia non è frequente è molto probabile che la causa sia monogenica e meno multifattoriale.

Il rischio si modifica in base a: slideDevo tener conto di tutti questi elementi per fornire il rischio empirico ai miei pazienti.Cosa faccio (slide dopo): devo avere una conoscenza generale della malattia,avere la sicurezza che sia multifamiliare, edevo analizzare quanti malati ci sono in famiglia, gravità della malattia,se c’è un incidenza diversa nei 2 sessi.

Slide stima della componente geneticaIo ho definito che per la malattia c’è una componente genetica es per la labioschisi.Come dico che una malattia multifattoriale ha una componente genetica((la stima)?

Valuto l’aggregazione famigliare: i fratelli di un malato hanno un rischio 40 volte maggiore della pop generale (slide aggregazione familiare):è il rapporto tra: (freq malattia nei fratelli di un malato)/(freq malattia nella pop)

- Se il risultato è 1: non c’è aggregazione famigliare.- Se è maggiore di 1: c’è aggregazione famigliare.

Vedo che malattie multifattoriali: Alcune insorgono in età adulta Alcune sono autoimmuni: cioè malattie in cui il SI scatena una risposta immunitaria contro cellule del proprio

organismo. Le malattie autoimmuni sono quasi tutte multifattoriali.

Es diabete di tipo 1: il SI attacca le cellule pancreatiche che producono insulina. Sclerosi multipla: autoimmune contro la mielina,che causa demielinizzazione.

Slide aggregra geni ambiente

Nell’agrgegrazione famigliare ci sono 2 aspetti impo: - I fratelli condividono i geni- I fratelli condivifono l’ambeinte (es tipo di cucina in famiglia)

Come capire che è dovuta ai geni e non all’ambiente:i parenti addottivi di pazienti affetti da sclerosi,mantengono il rischio di ammalarsi della pop generale e non acquisiscono il rischio della famiglia malata(quindi da cui comincia a agire ambiente).questo mi dimostra che la malattia è dovuta a geni e non ambiente.Se invece il rischio si avvicinasse a quello di una famiglia malata: allora direi che centra anche l’ambiente.

..Nei dati continui :parliamo di correlazione.Nei dati discontinui: in una coppia di gemelli mz o dz

valuto se entrambi (sia se sono mz che dz) sono malati: in questo caso dico che c’è concordanza per la malattia

se solo uno dei 2 è malato: dico che c’è discordanza

slide stima concordanza gemellicome leggo questi numeri:metodo piometrico:come dico che l’aggregazione che io osservo è di natura genetica e non ambientale? Parliamo di concordanza.

La concordanza dei mz: per un tratto solo a causa genetica,mi attendo una concordanza del 100% hanno il 100% di genoma uguale,quindi se uno si ammala,anche l’altro deve essere malato.

Se la concordanza dei mz è < del 100% significa che non bastano i fattori genetici: ma cè anche altro. Se la concordanza dei mz è il doppio dei dz significa che i fattori genetici sono impo.

Se la causa è genetica,la concordanza nei dz deve dimezzarsi(perché i dz condividono la metà dei geni).

Oppure si può applicare una formula (si applica per concordanza e correlazione):CMZ=concordanza mz formula slide

Facciano un es: slide confronto ereditabilitàHo esaminati 381 coppie di mz per il tratto A 202 sono concordanti: significa che in queste 202 coppie,entrambi sono malati.La concordanza la calcolo cosi : % di concordanti per il tratto A =faccio 202/381=0,53

Idem per il tratto B, e per i DZ.

Quale malattia ha la componente genetica + elevata?(quindi per i parenti del malato il rischio è + elevato,quindi è impo informare la famiglia di questo).Allesame rispondo applicando la formula,o con il metodo piometrico.Guardo le 4 concordanze della tabella.METODO PIOMETRICOPrima di tutto guardo la C nei MZ:

0,72 (tratto B) è + vicino a 1 qidni dico che la malattia B ha una compoente genetica maggiore rispetto alal malattia A.

Ora guardo nei DZ:mi attendo che per la malattia B,la C sia la metà:è 0,33 quindi va bene.

Anche per il tratto A si dimezza.

A questo punto scelgo la malattia B: perché nei DZ la C è + vicina a 1.

ORA APPLICO LA FORMULA: Tratto A: 0,40 Tratto B:0,58 qui l’ereditabilità (H2) = influenza dei geni : è maggiore (rispetto alla malattis A).

questo conferma il metodo piometrico.

---Presenza di fattori genetici è dimostrata da: si fanno in ordine

1. Prima di tutto guardo che se ce aggregazione famigliare2. Poi guardo i gemelli mz e dz (vedi esercizio di prima)3. Valuto la diversa frequenza di malattia nelle diverse popolazioni:

i figli di genitori sardi nati in lombardia: mantengono la frequenza alta della sardegna (questo mi dice che la causa non è la sardegna,ma è legata ai geni dei sardi; e questi geni li mantengono migrando in lombardia) i geni sono quindi impo.

4. Associazione con variazioni genetiche: a questo punto,superati i punti 1,2,3 vado a cercare i geni coinvolti (perché ho confermato che c’è una componente genetica).Ne parlo giù.

Slide ANALISI DI ASSOCIAZIONEPer identificare questi geni uso:lo studio caso-controllo.Prendo un gene: valuto una sua variante allelica.

nelel monogeniche io vado a studiare mutazioni che nn sn presenti nelal pop generale

nelel multifattoriali: le varianti genetiche sono invece comuni nella pop scelgo uno di questi geni:valuto se cè una variante polimorfica:vedo che nelal pop generale ce ne sono 2 alleli(bandiera rossa e bianca).Valuto la freq allelica nei pazienti e nei controlli(conto quante volte trovo allele rosso e allele bianco):vedo che nei pazienti allele rosso è + rappresentato nei pazienti,rispetto ai controlli.

Questo mi dimostra che cè associazione tra presenza di questo alelle e malattia multifattoriale x.Vedo che:

alelle rosso cè anche nei controlli infatti ho detto che sono caratteri comuni nella pop generale allele bianco cè anche nei pazienti malati:

-questo mi dice che la malattia non sempre è causata da rosso(ma anche da altri fattori,perché alcuni malati non hanno rosso); -nei sani vedo che alcuni hanno allele rosso,quindi rosso nn sempre causa malattia(rosso non è sufficiente a generare malattia).

Malattie autoimmuniVediamo la regione di istocompatibilità:sono geni che si dividono in geni di classe

1,2 producono peptidi per riconoscere gli antigeni nei linfociti: di questi geni abbiamo molti polimorfismi. Es gene DRB1. Questa

3 cod per i fattori di complemento.

Allele 3 di DR si trova nel 72% dei pazienti e nel 39% dei controlli.Faccio test chi quadro mi dice che questa differenza non è casuale, e che questo allele 3: chi ce l’ha,ha un rischio 4 volte maggiore di avere la malattia.Allele 3 lo definisco come fattore di suscettibilità: è come per le bandiere

Non è sufficiente a generare malattia Ma aumenta il rischio di 4 volte di sviluppare diabete 1

Per le malattie autoimmuni:troviamo sempre alleli per i geni di istocompatibilità la cui presenza costituisce un fattore di suscettibilità.--Slide graficoIntorno al 2007: il num di geni di suscettibilità identificati è aumentato molto rispetto al passato.Perché si è cominciata ad avere la tecnologia per studiare tutti i geni del nostro genoma in 1 volta sola: si chiama GWAS: mi permette di non dober partire da un idea.

Sldie gwasInvece di studiare 1 polimorfismo solo posso quindi studiarne tanti insieme.Metto dei reagenti che agiscono su polimorfismi su dei vetrini ad alta densità,in cui metto delle sonde allele specificheper ciascun polimorfismo.A questo punto,su questo vetrino,metto il dna del mio paziente e scopro i polimorfismi.

Faccio 1 caso-controllo per ogni polimorfismo esaminato.Si chiama manattan-blot la tecnica:

Ogni puntino è il risultato statistico di 1 polimorfismo Colonna 1 rosso: mi rappresenta tuti i polimorfismi(i puntini) presenti nel cromosoma 1 (e cosi via).

Metto –log di pvalue su y.-Si usa soglia di significatività: per convenzione è 0,05 se pvalue è inferiroe,dico che le differenze che osservo nn sn casuali,e quindi che il polimorfismo è associato alla malattia.Sbarra 7: i puntini che superano la sbarra,sono puntini che sono significativi.-Il grafico è della artrite reumatodie (il SI attacca la cartilagine della mano: il paziente ha deformità ossee).

Tutto ciò che sta sotto 7 non è significato. Sopra 7: i segnali significativi sono sul cromosoma 9,1,6 (sul 6 è molto alto: troviamo MHC; infatti è una

malattia autoimmune).Dallo studio è emerso un nuovo gene: PTPN22è impo per regolare lo sviluppo dei linfociti T:questo ci dice che questo gene è coinvolto nel generare la malattia.Se ho questo alelle,non riesco ad eliminare i linfociti T autoreattivi.

Slide sclerosi multipla graficoSi sono trovate 57 geni associati alla malattia sono i puntini che superano la soglia di 7.Attualmente sono noti 100 geni associati alla sclerosi multipla.

Slide dopo

A parte MHCche conferisce un rischio di 3 volte maggiore.

Tutti gli altri geni trovati conferiscono un rischio aumentato modestissimo (1,2 ecc) alla malattia.Slide dopoQuesto studio lo posso associare a studi ambientali:se al rischio genetico (che è modesto vedi su) aggiungo il rischio ambiente(es fumo) arriva ad avere un rischio 11 volte superiore a chi non ha né il rischio genetico,né il rischio ambientale.Il fumo quindi potenzia il suo effetto,in presenza di un determinato difetto genetico.

Slide riflessioni GWAS Questi geni hanno effetto fenotipico modesto Se valuto pochi pazienti: nessuno supera la sbarra del 7; devo analizzare molti pazienti per osservare puntini

sopra il 7. Queste varianti si trovano in zone non codificanti: spesso nelle zone regolatrici del gene stesso.

Slide t helperNela sclerosi multipla,molti geni associati alla malattia sono coinvolti per la codificazione di proteine che regolano la proliferazione di una classe particolare di linfociti T:questo mi fa capire che sono proprio questi linfociti T a causare la malattia.

Slide possibili bersagli terapeutici

Questi geni trovati con GWAS: sono bersaglio di terapeutici (anche s eil singolo gene ha scarso effetto fenotipico,agiscono su quel particolare gene).

Slide e una volta trovati i geniPosso usare un test genetico per una malattia multifattoriale?È difficile.È utile in pochi casi: slide significato dei risultati dei test

Nella CAG ho un risultato utile Nel diabete 2: il risultato non è utile È utile nella celiachia: un paziente che ha sintomi di celiachia,gli faccio fare un test se è positivo a DQ2(cioè se

ha questo allele): se è neg,escludo la celiachia; ma se è pos,dico che è possibile che sia celiachia. In questo caso quindi il test è utile solo ad escludere la malattia.

È utile nel diabete 1

Slide effetto cumulativoInvece di usare il singolo polimorfismo,valuto molti polimorfismo:

Perché avere tanti polimorfismi mi da un rischio maggiore,rispetto a se avessi solo 1 polimorfismo (efetto cumulativo).

Si associa anche a fattori ambientaliNelle malattie cardiovascolari(es infarto):si è visto che posso prevenire un secondo attacco,dando le statine(riducono la colesterolemia) a pazienti che hanno avuto un primo attacco cardiovascolare: questa diminuzione di rischio è del 50%,se i pazienti hanno tanti fattori genetici (si dice carico genetico)dei 27 fattori considerati responsabili della malattia coronarica.

Slide what nextSi valuta anche il contributo delle varianti rare,e le interazioni tra questi geni.