Distribuzione dei geni nella popolazione

Frequenze geniche o alleliche: proporzioni dei diversi alleli presenti a un determinato locus all’interno di una popolazione

Frequenze genotipiche: sono le combinazioni possibili di due diversi alleli a un determinato locus, rappresentano le proporzioni di diversi genotipi

Legge di Hardy-Weinberg: In una popolazione le frequenze genotipiche per un determinato locus autosomico raggiungo i valori corrispondenti all’espansione del quadrato di binomio nell’arco di una generazione e si mantengono costanti nelle generazioni successive se non intervengono fattori esterni che possono alterarle. Se un gruppo in esame è in condizione di panmissia la probabilità d’incontro tra genitori con diversi genotipi (A1A1, A1A2,A2A2) dipenderà dalle frequenze di quest’ultimi. La frequenza d’incroci tra omozigoti ed eterozigoti è data da 2(A1A1XA1A2). Necessario quindi conoscere le frequenze genotipiche per calcolare la probabilità.

Deriva genetica: è il fenomeno di fluttuazione casuale delle frequenze alleliche . La deriva genetica provoca la scomparsa (estinzione) della maggior parte degli alleli generati da nuove mutazioni nell’arco di poche generazioni.

Effetto del collo di bottiglia: meccanismo attraverso il quale le frequenze di alcuni alleli inizialmente rari possono aumentare in maniera significativa. Può verificarsi quando le dimensioni di una popolazione di riducono drasticamente a seguito di un evento naturale (vedi cataclismi). In questo modo le frequenze alleliche possono differire notevolmente tra la popolazione residua e quella originale.

Flusso genico: la diffusione di geni da una popolazione all’altra prende il nome di flusso genico e agisce in maniera opposta alla deriva genetica.

Fitness (w): capacità di adattamento, indica la misura dell’effetto della selezione su genotipi. In pratica viene misurata per numero medio di figli per ogni genotipo. Per ogni genotipo tale numero viene poi messo in rapporto con il numero più elevato tra tutti quelli ottenuti. Il coefficiente di selezione S è uguale a 1-w.

Marcatore molecolare: polimorfico, facile da individuare e che segrega in modo mendelliano

Frequenza di ricombinazione (θ): probabilità che avvenga un evento di ricombinazione tra due loci ed è data dal rapporto

Num. Tot Dei soggetti ricombinanti/num. Tot dei figli

Calcolo della frequenza di alleli responsabili di malattie AUTOSOMICHE DOMINANTE:

= INCIDENZA DELLA MALTTIA / 2

(solo per le malattie AD con penetranza completa)

Calcolo della frequenza di alleli responsabili di malattie X-linked recessive:

= INCIDENZA DELLA MALATTIA NEI MASCHI

N.B. La variabilità genetica è maggiore nelle sequenze non codificanti

Semidominanza: Esistono alcune malattie autosomiche dominanti per le quali la fitness riproduttiva degli individui affetti è pari a zero. Questo perché un genotipo del tipo AA (omozigoti dominanti) in alcune patologie è talmente grave che questi soggetti non giungono al termine della gravidanza o muoiono prima della maturazione sessuale. Si parla in questo caso di semidominanza, poiché il fenotipo degli omozigoti dominanti è più grave di quello degli eterozigoti, sebbene entrambi possiedano l'allele A che origina la patologia. I soggetti affetti da queste patologie che hanno una minima fitness riproduttiva sono solo quindi eterozigoti del tipo Aa.

Frequenza di mutazione μ :

= numero dei casi sporadici/numero di individui nel campione x 2

la variabilità genetica è maggiore nelle regioni non codificanti. I siti ipermutabili sono le citosine metilate a livello delle isole CpG e le sequenze ripetitive (microsatelliti)

CentiMorgan : la lunghezza genica in cui si osserva, in media, una frequenza di ricombinazione pari all’1% tra due loci.

Likehood: indica la probabilità di un determinato valore di θ in relazione al numero di ricombinazioni osservate tra i loci in esame

LODscore: indica quanto è più probabile l’associazione tra due loci rispetto a una loro condizione i indipendenza. Valori > = di +3 indicano la presenza di linkage tra due sequenze, valori = < -2 sono indice di assenza del linkage

Analisi di linakge:

studio della co-segregazione degli alleli a due o più siti polimorfici all’interno di una famiglia Studio della segregazione di marcatori polimorfici nell’ambito di famiglie in cui è presente il

carattere in esame

Senza prendere in considerazione i soggetti non affetti il modello non parametrico è una analisi che mira alla ricerca di alleli comuni tra gli individui affetti (APM). Se Tra le coppie di fratelli affetti il tasso di condivisione di un marcatore è significativamente maggiore rispetto a quello ipotizzato si tenderà a concludere che esiste una relazione tra il carattere complesso e un gene situato nella regione cromosomica in cui è mappato il marcatore. Uno dei metodi più utilizzati è l’analisi di condivisione di alleli in fratelli affetti. L’ASP si basa sulla ipotesi che i soggetti affetti in una stessa famiglia condividano il gene di suscettibilità che predispone alla malattia.

Determinazione della fase: associazione degli alleli al locus marcatore con il locus malattia

Linkage disequilibrium:

ASSOCIAZIONE NON CASUALE DI DI ALLEI DI LOCI DIFFERENTI

Due loci sono in LD se alcuni dei loro alleli tendono ad essere presenti nella popolazione negli stessi aplotipi in proporzioni differenti da quanto atteso.

APLOTIPO: combinazione di varianti alleliche lungo un cromosoma contenente loci in linkage disequilibrium che generalmente vengono ereditati insieme

Studi di associazione caso/controllo:

METODO PIU’ UTILIZZATO NELL’ANALISI DI GENI IMPLICATI NELLA ESPRESSIONE DI CARATTERI MULTIFATTORIALI che valuta la presenza di Linkage Disequilibrium. Si fa il confronto della frequenza di un determinato polimorfismo (SNP) in due gruppi di soggetti suddivisi in base alla presenza (casi) o assenza (controlli) della malattia. Se un polimorfismo mostra una frequenza più alta nei casi rispetto ai controlli si può affermare che tale polimorfismo è associato al fenotipo in esame. La forza della associazione si calcola mediante l’ODDS RATIO. Il vantaggio di questa tecnica è quello di avere una maggiore sensibilità, lo svantaggio è che si possono avere associazioni spurie data dalla probabile eterogeneità delle due popolazioni N.B. La presenza di un polimorfismo ha un effetto clinico diretto sul paziente affetto da una malattia multifattoriale.

Whole genome associations:

Studio dei polimorfismi in tutto il genoma Inizialmente si analizzano gli SNP in sequenze codificanti (circa 50000-100000 SNPs), possono

essere studiate anche regioni intrageniche sfruttando la presenza degli aplotipi

L’obiettivo è quello di ridurre il numero totale degli SNP da analizzare mantenendo un potere analitico sufficiente

Studi di associazione con controlli interni (TDT):

Viene analizzato il probando più i due genitori, si propone di identificare la trasmissione di un dato allele nei figli affetti di famiglie nucleari. Si selezionano genitori eterozigoti per un dato allele X. Se l’allele X predispone alla malattia o è in LD con l’allele malattia, verrà trasmesso preferenzialmente nei figli affetti. È molto difficile in questo caso recuperare i campioni.

CARATTERI MULTIFATTORIALI

Sono caratteri la cui espressione è determinata dalla interazione tra più geni e fattori ambientali. Chi eredita i geni di suscettibilità eredita un rischio maggiore rispetto alla popolazione generale di

sviluppare la malattia L e malattie presentano una grande eterogeneità fenotipica

Ogni singolo gene coinvolto ha:

Scarsa penetranza Espressione variabile

Piccolo impatto sul fenotipo

I fattori ambientali giocano un ruolo fondamentale nella comparsa del fenotipo malattia

PENETRANZA: frazione di individui con un dato genotipo che manifestano il carattere associato effettivamente con quel genotipo.

ESPRESSIVITA’ VARIABILE: esprime la gravità fenotipica di un certo genotipo nell’ambito di una famiglia

I CARATTERI QUANTITATIVI O CONTINUI PREVEDONO COME CRITIERIO DI CLASSIFICAZIONE LA MISURA DEL VALORE FENOTIPICO. Se si prende un campione vasto e si analizza la distribuzione nella popolazione questa si approssimerà a una curva gaussiana normale (la predisposizione individuale è una variabile continua con distribuzione gaussiana). Lo stesso carattere può essere dato dalla interazione di diverse combinazioni a vari loci, ad esempio popolazioni diverse hanno diverse combinazioni di alleli di suscettibilità.

VARIANZA GENETICA:Parte della varianza fenotipica determinata da fattori genetici (Vtot-Vamb)

EREDITABILITA’ h®: rapporto tra la varianza genetica e quella totale

Per analizzare la somiglianza tra consanguinei per un determinato carattere fenotipico ci si basa sul calcolo del coefficiente di correlazione r che indica la forza di associazione di una variabile continua tra coppie di individui. Detto F il coefficiente di consanguineità tra due individui vale la relazione r=2Fh®.

METODI PER L’IDENTIFICAZIONE DI CARATTERI MULTIFATTORIALI

ANALISI COMPARATA TRA GEMELLI MONOZIGOTI E DIZIGOTI:

L’implicazione di fattori genetici nella determinazione del carattere è dimostrata da una maggiore concordanza fenotipica tra gemelli MZ.

Il metodo consiste nella valutazione della presenza di uno specifico carattere in entrambi i gemelli ( CONCORDANZA )

Lo stato di zigosità viene determinato dall’analisi dei polimorfismi Un più alto grado di CONCORDANZA fenotipica tra gemelli MZ rispetto a quella riscontrata nei DZ

indica che questa differenza è da attribuire ai fattori genetici. Se un tratto è interamente determinato da fattori genetici il 100% dei MZ saranno concordanti per quel tratto così come lo saranno il 50 % dei DZ. SE UN TRATTO E’ MULTIFATTORIALE CON COMPONENTE GENICA SIGNIFICATIVA I GEMELLI CONCORDANTI SARNNA MENO DEL 100% MA COMUNQUE CON UNA PERCENTUALE ELEVATA.

Una maggiore concordanza nei gemelli MZ rispetto a quelli DZ è una forte evidenza della componente genetica della malattia (Questa conclusione è più forte per le patologie ad esordio precoce)

il miglior campione potrebbero essere i gemelli monozigoti separati alla nascita.

STUDI DI ADOZIONE

Valutazione del soggetto adottato, dei suoi genitori biologici e adottivi per capire se una malattia è determinata in maniera più o meno importante dai fattori genetici o ambientali.

DETERMINAZIONE DEL GRADO DI FAMILIARITA’

Nelle malattie ad ereditarietà complessa è che i soggetti affetti tendono a concentrarsi in famiglie poiché condividono un maggiore numero di geni rispetto la popolazione generale. L’aggregazione familiare di una malattia può essere calcolata paragonando la sua frequenza nei parenti del soggetto affetto rispetto a quello della popolazione.

ʎ=prevalenza della malattia in un parente affetto di un soggetto affetto/prev. della malattia nella pop.ne

N.B. Se ʎ ha un valore alto significa che si ha una grossa influenza dei fattori genetici

FATTORI COMPLICANTI L’ANALISI DELLE COMPONENTI GENTICHE DEI CARATTERI MULTIFATTORIALI:

DIVERSI LOCI IMPLICATI ETEROGENEITA’ GENETICA SCARSA CONOSCENZA ED ETEROGENEITA’ D’ ESPOSIZIONE AI FATTORI AMBIENTALI

LOCUS: REGIONE CROMOSOMICA UNICA CHE CORRISPONDE AD UN GENE O A QUALCHE ALTRA SEQUENZA DI DNA

ALLELE: UNO O PIU’ FORME ALTERNATIVE DI UN GENE O DI UNA SEQUENZA DI DNA

FIBROSI CISTICA

Malattia AUTOSOMICA RECESSIVA Nella forma classica la FC si manifesta come patologia polmonare cronica ostruttiva,

insufficienza del pancreas esocrino, alte concentrazione del cloro nel sudore, azoospermia ostruttiva bilaterale (CABVD) che è causa di infertilità nei maschi.

Le forme lievi si manifestano con azoospermia ostruttiva, pancreatiti idiopatiche e bronchiectasie disseminate

La diagnosi può essere fatta mediante test del sudore o analisi del gene CFTR.

Il gene CFTR

localizzato in posizione 7q36, è lungo 230kb ed è costituito da 27 esoni

codifica per una proteina di membrana CFTR cui funzione principale è quella di canale del cloro cAMP dipendente delle cellule epiteliali, regola i canali ionici circostanti, trasporto transmembrana, mantenimento del pH cellulare e regola il processo di apoptosi.

Sono state classificate 1800 mutazioni del gene CFTR in base all’effetto che hanno sulla proteina.

MUTAZIONI

Mutazioni che impediscono la sintesi del CFTR e alterano la struttura della proteina, causano un fenotipo severo

Mutazioni che causano piccole variazioni della proteina, causano un fenotipo lieve.

Le mutazioni possono avvenire in regioni critiche o in regioni altamente conservate

La seconda mutazione determina la comparsa del fenotipo severo (IP) se sul secondo allele si ha una mutazione severa o fenotipo lieve (SP) se sul secondo allele si ha una mutazione lieve.

Geni modificatori: vengono detti modificatori particolari gruppi di geni che modificano l’espressione di un carattere semplice, che di solito dipende da una coppia di alleli.

L’effetto di una mutazione è dato anche dall’organo in cui essa si esprime

Due mutazioni sullo stesso allele variano l’effetto fenotipico della mutazione

PATOLOGIA MOLECOLARE DELLA FC

Il quadro classico di FC è dato dalla mutazione ΔF508 (null) che è anche la mutazione più frequente. Tale mutazione provoca la perdita di una fenilalanina localizzata nel primo sito di legame con l’ATP della proteina CFTR e determina una rapida degradazione della proteina anomala (null). Alcune mutazioni sono compatibili con una parziale conservazione della funzione (alleli ipomorfici). Quando è presente una mutazione che non abroga completamente il trasporto ionico il quadro clinico è più lieve.

È frequente la presenza di particolari varianti alleliche a livello di due regioni polimorfiche tra loro contigue nell’introne 8. Sono due short tandem repeats cui unità sono T e TG.

L’allele 5T è significativamente più frequente nei pazienti con CAVD. IL NUMERO DI T INFLUENZA LO SPLICING DELL’ESONE 9 che causa una minore presenza di proteina normale.

Quando un allele 5T si associa in trans a una null si ha un quadro clinico attenuato Se l’allele 5T è in cis con una mutazione ipomorfica si ha un aumento degli effetti negativi. L’effetto dell’allele 5T è modulato anche dal numero di ripetizioni TG a monte La mutazione R117 è tipicamente associate a CAVD ma nei pazienti FC è associata alla

presenza della’allele 5T. Sono infatti localizzati sullo stesso cromosoma e hanno effetti negativi.

La mutazione G85E si associa a un fenotipo pancreatico variabile

La mutazione A455E è associata a un fenotipo polmonare lieve

Una stessa mutazione può essere collegata a fenotipi diversi. Alcune mutazioni lievi si associano a livelli di Cl nel sudore più bassi rispetto a mutazioni severe.

EREDITARIETA’ DIGENICA

IL FENOTIPO DIPENDE DA ALLELI MUTANTI A DUE DIVERSI LOCI Mutazioni nei due geni coinvolti hanno effetto sinergico nella determinazione del

fenotipo. Una mutazione in un singolo locus non è sufficiente per provocare lo stesso effetto.

La mutazione nel primo gene è sufficiente a determinare il fenotipo, la presenza di una seconda mutazione in un altro gene rende le manifestazioni cliniche più gravi (effetto additivo). In tal caso il secondo gene è detto MODIFICATORE.

EREDITARIETA’ MITOCONDRIALE

Le mutazioni dei geni mitocondriali vengono ereditate solo per via materna (matrilineare) Dna mit. è una molecola circolare ed ha un codice genetico diverso da quello nulceare I geni del DNA mitocondriale codificano per proteine mitocondriali, per tRNA e RNA

ribosomiali. I mitocondri a DNA mutato coesistono nelle cellule con quelli a Dna normale

(ETEROPLASMIA) . Gli effetti patologici si osservano quando la percentuale di DNA mutato raggiunge un valore soglia oppure si ha una condizione di OMOPLASMIA.

Anche negli ovociti si possono avere diversi gradi di eteroplasmia che determinano diverse gravità del fenotipo all’interno della stessa fratria

Le proteine codificate sono impegnate all’interno della fosforilazione ossidativa quindi nella respirazione cellulare, gli effetti patologici delle mutazioni colpiscono prevalentemente i tessuti ad alto consumo energetico. Le patologie si dividono in disfunzioni mitocondriali dipendenti dal DNA mitocondriale e disfunzioni a carico del DNA nucleare che interessano geni che producono proteine mitocondriali. N.B. il mitocondrio è sprovvisto di meccanismi di riparazione.

STRUTTURA DEL DNA MITOCONDRIALE

37 geni, di cui 28 sul filamento H e 9 su quello L 13 geni codificano per subunità della catena respiratoria e della fosforilazione ossidativa.

24 geni codificano molecole per la sintesi di queste subunità 2 rRNA e 22 tRNA

MUTAZIONI, ONCOGENI E ONCOSOPPRESSORI

Le mutazioni somatiche di tipo pre-natale o post- natale hanno diversi effetti, possono causare sindromi da mosaicismo germinale o malattie tumorali. Già prima della identificazione dei primi oncogeni di derivazione cellulare diverse sequenze trasformanti erano state identificate nel genoma di retrovirus oncogeni ed era stato constatato che questa avevano analogie con sequenze del genoma dell’organismo infettato. Mediante trasduzione i retrovirus acquisiscono tratti di DNA dell’animale infetto. La sequenza però nel retrovirus non è identica a quella dell’organismo in quanto subisce una serie di mutazioni nel corso della trasduzione. Tali mutazioni assieme all’effetto dei nuovi enancher (U3 e U5) aumentano l’attività del gene. Il protonocogene trasdotto da c-onc diventa v-onc nel virus il quale è in grado di innescare un processo tumorale quando il virus trasdotto infetta una nuova cellula. Nell’uomo solo HTLV è retrovirus oncogeno.

CLONAZIONE DEI PRIMI ONCOGENI CELLULARI

Frammentato il DNA di un paziente EJ con tumore Frammenti inseriti in coltura contenente fibroblasti di topo Passato un tot di tempo le cellule che non muoiono probabilmente hanno inglobato nel

loro DNA un frammento mutato. Estratto il DNA dalle cellule è stato analizzato mendiante l’impiego di sonde ALU

(riconoscono sequenze altamente ripetitive) Il gene caratterizzato alla fine è HRAS

IL GENE HRAS E LA FAMIGLIA RAS

I prodotti del gene Ras sono coinvolti nei processi di segnalazione delle chinasi che controllano la trascrizione dei geni, che poi regolano la crescita e la differenziazione cellulare. Per "accendere" il processo, la proteina HRAS deve legarsi ad una particolare molecola (GTP) all'interno della cellula. Per "spegnerlo" la proteina ras deve staccarsi dalla molecola di GTP. Alterazioni del gene ras possono modificare la proteina ras così da renderle impossibile il distacco dalla GTP e quindi il suo rilascio. La mutazione che aumenta l’attività della proteina è Gly12Val. Le mutazioni su HRAS causano la Sindrome di Costello. Gli altri geni della famiglia RAS sono KRAS E NRAS. KRAS è implicato nel carcinoma colon e pancreas NRAS invece nel carcinoma alla vescica. Le mutazioni della famiglia RAS sono localizzate nei codoni 12, 13 e 61

BCR/ABL

Il cromosoma Ph è il risultato di una traslocazione tra il cromosoma 22 e il 9 (22-, 9+), il gene di fusione risultante è BCR/ABL che codifica per una proteina di fusione di dimensioni variabil c-ABL ,una tirosin chinasi. La fusione con BCR determina una sua alterazione di espressione nelle cellule mieloidi (attività tirosin.chinasica costituitiva, iperproliferazione e sdifferenziamneto)

IL GENE MYC

È un gene localizzato sul cromosoma 8 e implicato nel controllo della trascrizione in fase G1. Attiva i geni che promuovono la crescita e reprime quelli che la bloccano. L’anomalia comune tra il la LLA3 e il linfoma di Burkitt è la t(8,14) che coinvolge il gene myc, nella regione delle catene pesanti delle Ig (IgH), myc si ritrova così sotto il controllo di un enancher che aumenta la sua trascrizione e determina un aumento della proliferazione cellulare. La t(8,14) si ha nell’85% dei LLA3 e linfoma di Burkitt. Nel 15% dei casi di ha (8,22) e t(2,8) con gli stessi effetti della t(8,22).LE CONSEGUENZE DELLE TRASLOCAZIONI CROMOSOMICHE SONO DIVERSE: PROTEINE DI FUSIONE, POTENZIAMENTO E AMPLIFICAZIONE ( PRESENZA DI COPIE IN PIU’ DEL GENE ). LE AMPLIFICAZIONI SONO OSSERVABILI MEDIANTE FISH. LA FISH CONSENTE ANCHE DI OSSERVARE LE AMPLIFICAZIONI EXTRACROMOSIMCHE “Double minute”.

RETINOBLASTOMA E L.O.H.

Il retinoblastoma è un tumore che deriva da cellule embrionali diverse da tessuto ereditario. Colpisce maggiormente i bambini e può avere una forma famigliare e una sporadica. Può essere monolaterale e bilaterale, quest’ultimi sono più presenti nelle forme famigliare e sono spesso multifocali. Il retinoblastoma ereditario è AUTOSOMICO DOMINANTE e ha penetranza incompleta (+- 90%). Secondo la teoria dei due HIT affinchè si sviluppi un retinoblastoma sporadico è necessario che avvengono due eventi mutazionali indipendenti all’interno della stessa cellula. Nelle forme ereditarie Willson suppose che nei soggetti che sviluppano retinoblastoma le cellule abbiano già una mutazione. Inizialmente furono descritti alcuni soggetti che presentavano ritardo mentale, anomalie congenite multiple e RB bilaterale che avevano una delezione interstiziale del cromosoma 13, coinvolgente in tutti i casi la regione 13q14. LA PERDITA DI UN GENE( PER DELEZIONE PARZIALE O COMPLETA PERDITA DEL CROMOSOMA) COMPORTA L’ASSENZA DELLA PROTEINA PRODOTTA DALL’ALLELE DELETO. LA MANCANZA DI ENTRAMBE LE COPIE COMPORTA UNA COMPLETA PERDITA DI FUNZIONE DEL LOCUS ( meccanismo che inattiva i geni oncosoppressori ). IL DANNEGGIAMENTO DI UNA SINGOLA COPIA DEL GENE CONSENTE ANCORA IL FUNZIONAMENTO DEL LOCUS E QUINDI NON E’ ASSOCIATO ALLO SVILUPPO DEL TUMORE. LA PERDITA DELLA FUNZIONE DI ENTRAMBE LE COPIE DETERMINA INVECE L’INATTIVAZIONE COMPLETA DEL LOCUS. Il gene Rb è quindi un oncosoppressore, la seconda mutazione determina la comparsa della malattia (LOH, delezione del cromosoma materno, mutazione del cromosoma materno, duplicazione del cromosoma paterno e perdita di quello materno). La malattia è autosomica dominante ma la sua comparsa ha un meccanismo autosomico recessivo quindi deve avvenire una seconda mutazione somatica. Il Rb sporadico non è detto che non sia determinato da una predisposizione genetica, cioè da fattori ereditari, una mutazione germinale de novo in uno dei due genitori può essere la causa oppure un difetto di penetranza sempre nei genitori.

Il gene Rb1 è coinvolto indirettamente nel controllo del ciclo cellulare:

1. CDK2 è una ciclina che si accumula nella cellula

2. DCK e CDK2 agiscono sulla proteina ipofosforilata p-RB3. p-RB iperfosforilata ha una conformazione che impedisce il legame con il fattore di crescita

E2F4. E2F è così libera ed entra nel nucleo a stimolare l’espressione di geni che codificano

proteine delle fase S.

CDKN2A è anch’esso coinvolto nella comparsa di tumori. Il suo ruolo è quello di inibire il complesso CDK2/CDK4. Produce due trascritti diversi per splicing alternativo conivolti nel controllo della integrità genomica mediata da p53. Se CDKN2A è mutato CDK 4 è iperattivo e così Rb è iperfosforilato.

SINDROME DI GORLIN

E’ una malattia autosomica dominante con penetranza completa ed espressività variabile, può infatti interessare organi diversi. I soggetti affetti da questa sindrome hanno una certa tendenza a sviluppare basaliomi. Il gene coinvolto e PTCH localizzato in posizione 9q22-q31, costituito da 23 esoni e che codifica per una glicoproteina di membrana. Il meccanismo che porta alla malattia è la perdita di etrozigosi. Le mutazioni sono inattivanti ( mutazioni troncanti).

1. Shh agisce su PTCH. Shh è impegnata nello sviluppo embrionale. 2. Si attivano le molecole Gli 1,2 e 3 che sono effettori del segnale3. ATTIVAZIONE DELLA TRASCRIZIONE4. PROLIFERAZIONE

PTCH ha un meccanismo d’azione complesso. Tramite feedback inibitori riduce la propria funzione

PTCH è implicato nel 90% dei basaliomi sporadici

EPIGENETICA

E’ lo studio delle modificazioni del funzionamento genico ereditabili per via meiotica o mitotica non associate a variazioni della sequenza di DNA (geni soggetti a imprinting genomico, inattivazione del cromosoma X, espressione differenziale nei tessuti somatici). LE MODIFICAZIONI EPIGENTICHE SONO MODIFICAZIONI EREDITABILI CHE NON ALTERANO LA SEQUENZA NUCLEOTIDICA DEI GENI MA NE ALTERANO L’ATTIVITA’.

METILAZIONE DEL DNA: interessa le citosine dei di nucleotidi CpG ad opera delle Dnmt che aggiungono un gruppo metile al C5 della citosina. Il risultato è la 5-metilcitosina. Gli enzimi impiegati nella metilazione sono di due tipi, quelli per il mantenimento dello stato metilato e quelli che inducono fenomeni di metilazione de novo

ACETILAZIONE DEGLI ISTONI: promuove una struttura cromatinica meno compatta permettendo l’associazione e l’attività della RNA polimerasi.

SINDROME ICF (immunodeficienza, instabilità centromerica, anomalie facciali):

Alterazioni delle regioni eterocromatiniche pericentromeriche dei cromosomi 1, 16, 9 con formazione di traslocazioni.

Ipometilazione del DNA satellite 2 e formazione di micronuclei che includono il DNA satellite 2

MUTAZIONI BIALLELICHE DI DNMT38

PATOLOGIA MOLECOLARE

Effetti sul fenotipo delle mutazioni:

Effetto nullo o amorfo: non viene prodotto nulla o un prodotto privo di attività Effetto ipomorfo: si ha meno prodotto cui l’attività è diminuita Effetto ipermorfo: produzione di quantità aumentata di proteina con maggiore attività.

(trisomia, duplicazione, amplificazione, trasposizione vicino a un promotore più forte, eccessiva attività del prodotto proteico)

Effetto neomorfo (gain of function): si ha un prodotto nuovo o una attività de prodotto nuova ( frequente nel cancro, si hanno rianraggiamenti cromosomici che uniscono moduli funzionali di due diversi geni

Effetto antimorfo: si ha attività antagonista rispetto al prodotto normale

N.B. Le mutazioni amorfe sono responsabili di fenotipi legati a malattie recessive, la perdita di funzione ( loss of function) causa spesso malattie legate al metabolismo.

APLOINSUFFICIENZA: Alcuni geni sono sensibili al dosaggio, quando è presente anche un solo allele funzionante si ha lo stesso un fenotipo patologico. Quando si ha aploinsufficienza la malattia è trasmessa in maniera dominante. I geni che agiscono con meccanismo di aploinsufficienza sono limitati di numero. La quantità di prodotto può essere sufficiente per la maggior parte dei tessuti ma non per alcuni che ne hanno un bisogno maggiore.

DISTROFIA MUSCOLARE DI DOUCHENNE

Malattia legata al cromosoma X causata da alterazioni del gene DMD che codifica per la distrofina. La malattia è causata da una perdita di funzione della proteina. Mutazioni in frame sono causa di forme letali di DM, mentre le mutazioni non frame causano la sintesi di una proteina anormale ma comunque presente, tale variante è detta DM di Becker.

SINDROME DI WARDENBURG

I segni clinici di questa malattia sono una frezza bianca, aumento della distanza interna fra gli occhi, sordità neurosensoriale. Le mutazioni che causano la malattia sono a carico di una singola copia di un allele PAX3 ( meccanismo di aploinsufficienza ).

EFFETTO DOMINANTE NEGATIVO ( o effetto ANTIMORFO).

A volte un polipeptide non funzionale anomalo può interferire con la funzione dell’allele normale negli eterozigoti tramite effetto dominante negativo o antimorfo. Mutazioni di geni che codificano proteine dimeriche o multimeriche possono determinare effetti dominanti negativi. LE MUTAZIONI DOMINANTI NEGATIVE HANNO EFFETTI PIU’ GRAVI RISPETTO A DELEZIONI O MUTAZIONI NON-SENSO NELLO STESSO GENE. Le proteine strutturali che fanno parte di strutture multimeriche sono particolarmente vulnerabili ad effetti dominanti negativi (vedi il collageno e la osteogenesi imperfetta in cui mutazioni che causano la sostituzione di un singolo aminoacido hanno effetto più grave delle mutazioni che causano difetti quantitativi che interessano la proteina).

IPOACUSIE GENETICHE

Tra i soggetti con ipoacusie la frequenza di anomalie genetiche è molto alta. L’ipoacusia è classificata in base alla localizzazione ( conduttiva, neurosensoriale, mista, VIII nervo cranico) e se è pre-linguale o post-linguale. L’ipoacusia può essere isolata ( non-sindromica ) o inserita in un quadro più complesso (sindromica). LE DUE FORME HANNO BASI GENETICHE DIVERSE. Le sordità possono essere Acquisite (25% dei casi), Ereditarie (30% sindromiche, il 70% non-sindromiche la maggior parte delle quali sono recessive) e Idiopatiche ( 25%).

NON SINDROMICHE

DFNB sono le forme recessive, DFNA sono le forme dominanti, DFN sono quelle legate all’X , poi si hanno le forme mitocondriali. Nelle popolazioni mediterranee il gene maggiormente coinvolto (mutazioni bialleliche) nelle forme DFNB pre-linguali è GJB2 che determina DFNB2, localizzati in posizione 13q11-q12. Il gene GJB2 codifica per la connessina 26 ( le connessine a gruppi di 6 formano un connessone che forma le gap-junction). Nelle forme recessive il 98% dei casi hanno mutazioni i GJB2,la mutazione 35delG spiega il 65% delle mutazioni nei caucasici. In alcuni soggetti si ha una alterazione a carico di GJB2 e una a carico di GJB6 che codifica per la connessina 30. Forse si ha un meccanismo di ereditarietà digenica. Se le mutazioni comportano la sintesi di una proteina tronca si ha una ipoacusia profonda, le mutazioni non troncanti presentano un fenotipo più lieve.

DFNA: hanno insorgenza spesso post-linguale. La forma più frequente è la DFNA3 che è causata da alterazioni che interessano gli stessi geni delle forme recessive..Mutazioni dei geni R75Q e W causano ipercheratosi palmo-plantare in assenza di difetti uditivi. Mutazioni nel gene WFS1 sono

riscontrate nel 75% delle famiglie con ipoacusia non sindromica a trasmissione AD in cui sono colpite inizialmente le basse frequenze e sono risparmiate le alte. Si conoscono più di 20 geni responsabili di forme DFNA.

DFN (forme mitocondriali): la sordità neurosensoriale determinata da mutazioni del DNA mitocondriale è rara. La mutazione A1555G che colpisce il gene MTRNR1 si presenta sempre in omoplasmia ed è associata a ipoacusia indotta da antibiotici aminoglicosidici. Mutazioni in MTTS1 sempre in eteroplasmia sono causa di difetti di un tRNA della serina.

X-linked: Unica forma di sordità di tipo DFN per la quale sia stato isolato il gene responsabile è la DFN3. Sordità prelinguale mista, di tipo conduttivo-neurosensoriale, la cui componente conduttiva è causata dalla fissazione dello stapedio. Gene POU3F4 (Xp21.1)

MALATTIE DA MUTAZIONI DINAMICHE

N.B. Una mutazione dinamica è una mutazione che tende a modificarsi nel passaggio da una generazione all’altra.

SINDROME DEL CROMOSOMA X FRAGILE

Si manifesta fenotipicamente con un ritardo mentale medio-grave legata al cromosoma X Le forme più comuni si hanno nella popolazione maschile Le caratteristiche fisiche sono viso stretto e allungato, ipotelorismo e macrorchidismo,

iperestendibilità delle articolazioni.

Nella FXS si ha una fragilità del cromosoma in X in corrispondenza della banda Xq27.3 dove è localizzato il gene FMR1. Il gene FMR1 codifica normalmente per la proteina FMRP cui ruolo è quello di limitare la sintesi di altre proteine a livello delle sinapsi , è cioè un repressore della traduzione , lega l’RNA e impedisce a questo di arrivare ai ribosomi .

L’alterazione responsabile della sindrome consiste nell’espansione, attraverso le generazioni, di un tratto di DNA di questo gene, composto da tre basi nucleotidiche ripetute CGG. I soggetti normali presentano basi ripetute in un numero variabile da 6 a 55 volte, da 55 a 200 ripetizioni (pre-mutazione) aumenta il rischio nel passaggio di espansioni, sopra le 200 ripetizioni si ha la comparsa delle sindrome. La sequenza CGG è localizza a monte del primo esone, fra l’inizio del gene ed il promotore. La mutazione completa determina la metilazione delle citosine del promotore e quindi la non trascrizione del gene FMR1 . I MASCHI CON PREMUTAZIONE AVRANNO FIGLI MASCHI SANI E FIGLIE PORTATRICI DELLA PREMUTAZIONE, LE FEMMINE CON PREMUTAZIONE AVRANNO IL 50% DI PROBABILITA’ DI GENERARE FIGLI CON MUTAZIONE COMPLETA (tenere conto dell’inattivazione di uno dei due cromosomi X). I casi di soggetti affetti da FXS aumentano con il passare delle generazioni

N.B. Le donne che presentano pre-mutazione possono avere menopausa precoce (POF) mentre i maschi premutati possono manifestare forme di atassia (FXTAS).

DISTROFIA MIOTONICA

Malattia a trasmissione AUTOSOMICA DOMINANTE

Caratterizzata da anticipazione genetica

Si differenzia in DM1 e DM2 ( la DM2 ha un decorso meno grave). In entrambi i casi si hanno espansioni di tratti non codificanti.

DM1: è dovuta a mutazioni del gene DMPK, sito sul cromosoma 19, che codifica per una chinasi. La malattia si manifesta a causa di un fenomeno di aploinsufficienza. A livello dell’ultimo esone si ha una sequenza di triplette CTG

Soggetti normali: <50 ripetizioni Soggetti con mutazioni ma asintomatici o con mutazioni lievi: 50-80 ripetizioni Soggetti affetti: 100-500 ripetizioni

DM2: è dovuta a mutazioni del gene ZNF9, sito sul cromosoma 3, che codifica per una Zic-finger. La malattia è determinata dall’amplificazione della quadrupletta CCTG sita a livello dell’introne 1. Le ripetizioni che causano l’anomalia possono arrivare anche fino a 50000.I TRASCRITTI DI RNA CHE CONTENGONO LUNGHE SEQUENZE DI CUG E CCUG FORMANO, ALL’INTERNO DEI NUCLEI, FOCI RIBONUCLEOPROTEICI CHE A LORO VOLTA ALTERANO LO SPLICING DI ALTRI RNA E L’ESPRESSIONE DI ALTRI GENI.

COREA DI HUNTINGTON

Malattia AUTOSOMICA DOMINANTE

Alta penetranza e bassa frequenza di mutazioni de novo Sintomi motori extrapiramidali Disturbi cognitivi (spesso sono tra i primi segni) Disturbi psichiatrici

Il gene coinvolto è ITI5 (sito sul cromosoma 4, costituito da 67 esoni) che codifica per una proteina, l’huntingtina, espressa nelle cellule del sistema nervoso centrale, in associazione con il citoplasma e vescicole sinaptiche. Nel primo esone del gene è presente una sequenza di triplette CAG. Gli alleli con un numero di triplette fra 10 e 35 sono normali, fra 36 e 39 sono alleli patologici a penetranza variabile, fra 40 e 120 sono patologici a penetranza completa. Il processo di amplificazione ha luogo durante la gametogenesi maschile e femminile. L’alterazione porta alla sintesi di una huntingtina con un maggiore numero di glutammine che esercitano a livello cellulare un effetto dominante negativo, le proteine alterate, parzialmente degradate, tendono ad aggregarsi e a formare precipitati sia nel citoplasma che nel nucleo. Gli aggregati potrebbero essere in un primo tempo protettivi in quanto sequestrerebbero la huntingtina mutata ma con l'avanzare della malattia questi aggregati potrebbero diventare nocivi in quanto possono sequestrare anche altre proteine.

MECCANISMI DI RIPARAZIONE DEI DANNI DEL DNA

Cause di rottura del dsDNA e del ssDNA:

Fattori esogeni Fattori endogeni Errori dell’apparato d’identificazione Errori delle topo isomerasi Geni mutatori : geni la cui mutazione danneggia o compromette i meccanismi di

riparazione del DNA

NUCLEOTIDE EXCISION REPAIR (es. sono i Dimeri di Timina)

Meccanismo in E.coli:

1. Riconoscimento del danno da parte di UvrB.2. Incisione del filamento da parte di UvrB e UvrC diverse centinai di basi prima il dimero di

timina3. Elicasi 2 svolge l’elica e libera dal tratto contenente il dimero4. Interviene la DNA pol 1 e la ligasi.

Meccanismo nell’uomo

1. XPC e XPA riconoscono il danno2. XPB e XPC nella riparazione globale svolgono la doppia elica. Nella riparazione associata

alla trascrizione sono CSB e CSA che svolgono l’elica.3. XPF e XPG operano il taglio assieme a ERCC14. Intervengono poi la polimerasi e la ligasi

MISMATCH REPAIR: CORREZIONE DI DANNI CAUSATI DALLA INSTABILITA’ DEI MICROSATELLITI

Meccanismo in E.coli:

1. MutS riconosce il mismatch2. MutL lega MutS e si attiva MutH che taglia il filamento di neosintesi ( non metilato) fino alla

regione che contiene il mismatch3. Una esonucleasi degrada il frammento fino al mismatch4. Resintesi

N.B Il DNA è periodicamente metilato sull’adenina della sequenza CTAG. Se a seguito della replicazione si ha la formazione di un mismatch il sistema di riparazione sfrutta il momento in cui il DNA appare emimetilato. L’adenina metilasi agisce dopo ogni riparazione.

Meccanismo nell’uomo:

1. Gli eterodimeri formati dalla proteina MSH2 e le proteine MSH3 e MSH6 fungono da scanner per il filamento di neo-sintesi.

2. Quando viene riconosciuta una mutazione reclutano un altro eterodimero costituito da MLH1 e MLH3

3. Attraverso una serie di operazioni il difetto viene escisso e il frammento risintetizzato in maniera corretta

IL MISMATCH REPAIR E’ DEPUTATO ALLA CORREZIONE DI ERRORI DI APPAIAMENTO TRA BASI E PICCOLE INSERZIONI/DELEZIONI CHE SI CREANO A LIVELLO DI SEQUENZE RIPETUTE.

BASE EXCISION REPAIR:

1. Danno al DNA 2. La DNA glicosilasi rimuove la base ( può anche avvenire una depurinazione spontanea).3. AP endonucleasi taglia il sito apurinico4. Una esonucleasi rimuove il tratto di DNA 5. Una polimerasi risintetizza il tratto e la ligasi corregge il nic.

Gli agenti ossidanti causano diverse alterazioni, tra cui la conversione della guanina in 7,8-diidro-8-oxoguanina che tende ad appaiarsi con una Adenina in luogo della citosina. Nella conversione della OXO GUANINA interviene inizialmente MutT che converte il GTP in GMP. Prima della replicazione può intervenire MutM che a posto della Gox inserisce un G normale. Dopo la replicazione interviene invece MutY mediante B.E.R. a posto della A inserisce una C e poi si ha l’intervento di MutM che insersce la G normale.

ROTTURE DEL dsDNA

NHEJ (NON HOMOLOGUS DNA END JOINING)

1. Le due estremità danneggiate sono legate dal complesso Ku e il complesso MR(X)N.2. Viene reclutato il complesso di ligazione DSB3. NHEJ processing factor blocca la ligazione4. Intervengono la ligasi IV, XRCC4-Chinasi Dna dipendente la DNA lambda5. Alla fine interviene la nucleasi Artemis, la Dna polimerasi e la polinucleotide chinasi.

HR (HOMOLOGY-DIRECTED)

1. Legame delle estremità rotte con MRN2. Le nucleasi degradano un frammento 5’ e un 3’ ai lati opposti della rottura per permettere

l’annealing3. Si legano le molecole RPA ai filamenti non degradati4. Le RPA si staccano e si lega RAD 51, 52, 54, 55 e 57.5. Inizia il processo di invasione e la formazione del D-loop

DSBR: il secondo terminale 3’ forma un Giunzione di Holiday con il cromosoma omologo. La doppia giunzione di Holiday viene poi convertita in un prodotto di ricombinazione dalla nicking endonucleasi.

SDSA: l’invasione del filamento 3’ nel DNA ricevente è aiutata da una DNA polimerasi ed è risolta come la giunzione di solida in un processo detto branch migration. Il terminale 3’ neo -sintetizzato è così capace di legarsi al terminale 3’ del DNA danneggiato.

SSA pathway ( single strand annealing)

1. A seguito della rottura si ha un appaiamento tra le sequenze ripetitive complementari site sui due filamenti del duplex

2. Successivamente si legano le molecole RPA ai frammenti che non risultano più appaiati.3. La proteina RAD52 lega poi le sequenze ripetute su entrambi i lati della rottura

permettendo poi l’annealing tra le due sequenze4. Alcune nucleasi tagliano i frammenti 3’ non omologhi5. Vengono riempiti i nic che si sono creati.

N.B. questo processo porta alla perdita di materiale genetico

ISCL (Intern strend cross links): variante dell’HR che ripara i legami crociati tra due filamenti

1. Riconoscimento del danno2. Intervento delle proteine del complesso Fanconi3. Escissione del crosslink4. Segue HR.

SSBR (SINGLE STRAND BREAK REPAIR)

Si vengono a formare nic che posso interessare una singola base oppure o una sequenza di DNA più o meno lunga. Il danno può essere causato indirettamente per il processo di BER che porta alla formazione di un sito apurinico o in maniera diretta dalla glicosilasi e dalla topoisomerasi. le rotture del ssDNA sono riconosciute da una serie di enzimi PARP. Le patologie associate ai difetti di riparazione sono l’atassia aprassioculomotoria determinata da mutazioni del gene APTX e l’atassia spino cerebellare determinata dal gene TDP1. (BLOCCO DELLA PROLIFERAZIONE CELLULARE).

PATOLOGIE LEGATE AD ALTERAZIONI DEI MECCANISMI DI RIPARAZIONE DEL DNA

XERODERMA PIGMENTOSUM

E’ una malattia autosomica recessiva caratterizzata da lesioni ottiniche e oculari, tumori maligni della cute, rischio di cancro alla punta della lingua. Nei soggetti affetti si ha una ipersensibilità ai raggi U.V. , le radiazioni provocano a livello del DNA legami covalenti tra le timine adiacenti (dimeri di timina). I difetti che causano la malattia sono a carico delle proteine coinvolte nel riparo globale (XPB e XPD), il difetto delle proteine impegnate invece nella riparazione affiancata alla

trascrizione ( CSB e CSA) causa invece la Sindrome di Cockayne. I geni implicati nell XP sono 13, l’eterogeneità genetica è stata dimostrata per mezzo della fusione cellulare, fra colture di fibroblasti di pazienti appartenenti a diverse famiglie. A seguito della formazione di cellule binucleate ( omodicarionti ed eterodicarionti) segue l’esposizione ai raggi UV. Poi si aggiunge la Timidina triziata che se inserita nel DNA è indice della capacità della cellula di riparare il danno. Si è osservato come negli etrodicarionti la Tt incorporata nel DNA è maggiore rispetto a quella incorporata negli omodicarionti.

SINDROME DI LYNCH

È detta anche sindrome dei tumori ereditari colon-rettali non poliposici. (HNPCC). La trasmissione è di tipo Autosomico Dominante a penetranza incompleta (rischio di sviluppare carcinomi intestinali fra 50% e 80%). I primi studi della malattia furono condotti su campioni istologici di sangue e tumori per valutare la LOH in quanto si sospettava il coinvolgimento di oncosoppressori. Dall’analisi dei microsatelliti venne però fuori un aumento del numero delle bande in luogo di una loro diminuzione. Questo tipo di alterazione è legata allo scivolamento della DNA pol durante la replicazione che causa un appaiamento tra sequenze non esattamente complementari. Il mismatch reapair è deputato appunto alla correzione dei danni causati dalla instabilità dei micro satelliti (MSI) . Analizzando famiglie con sindrome di Lynch furono individuate mutazione a carico del gene MSH2 che causano appunto difetti del mismatch repair. Mutazioni dei geni del mismatch repair possono presentarsi in forma omozigote (mutazioni bialleliche) come quelle del gene PMS2 cui difetti su entrambi gli alleli danno un fenotipo più grave. I difetti del MMR possono causare tumori al SNC, CCR, macchie caffè-latte, leucemie e linfomi NH…

POLIPOSI FAMIGLIARE DEL COLON (FAP)

Malattia autosomica dominante caratterizzata da un grande numero di polipi adenomatosi dell’intestino crasso (100 e più adenomi). Il primo gene responsabile della FAP è APC che normalmente interviene nel pathway segnalatorio Wnt. Quando Wnt si lega al suo recettore APC non può più svolgere normalmente la sua funzione, cioè degradare la B-catenina, che può quindi entrare nel nucleo e indurre la proliferazione cellulare. La maggior parte delle mutazioni a suo carico interessano l’esone 15. Le delezioni complete o parziali (LOH) e mutazioni puntiformi troncanti a livello della mutation cluster region (MCR) sita sull’esone 15 sono le condizioni che causano il Second Hit determinanti FAP e tumori sporadici. Le mutazioni determinano quindi una proliferazione cellulare incontrollata dal momento che inattivano APC. Il secondo gene responsabile di poliposi del colon è MUTYH implicato in una forma autosomica recessiva. Il gene codifica una proteina coinvolta del BER che corregge la transversione G>T a livello dei geni APC e KRAS. La poliposi determinata da MUTYH è anche definita MAP, generalmente questa si manifesta in forma sporadica. Una frazione di tumori del colon presenta mutazioni di un singolo allele di

CTNNB1, il gene che codifica per la B-catenina. Sono mutazioni puntiformi che rendono la B-catenina refrattaria all’azione di APC. Stesso effetto quindi di quello delle mutazioni di APC.

ANEMIA DI FANCONI E RISPOSTA AL DANNO AL DNA (DDR)

È una rara sindrome da instabilità genetica che si trasmette come carattere autosomico recessivo con variabilità d’espressione ed alta eterogeneità genetica. Si manifesta con pancitopenia, ipoplasia del midollo osseo, anomalie scheletriche, renali e cardiache. Per valutare la presenza di alterazioni a carico dei Geni del complesso di Fanconi viene effettuato il Test del Diepossibutano (DEB). La sensibilità dei cromosomi dopo l’esposizione in vitro ad agenti alchilanti è il principio del test. Per effetto del DEB la cellula che ha l’alterazione presenta una maggiore quantità di rotture e traslocazioni cromosomiche (che sono causa di crosslinks tra filamenti di DNA) rispetto alle cellule esposte appartenenti ai soggetti sani. I geni che causano l’anemia di Fanconi sono normalmente implicati nella risposta al danno subito dal DNA mediata da BRCA1 e BRCA2. Mutazioni bialleliche di BRCA2 causano anemia di Fanconi di tipo D1. Il 70% dei casi di anemia è determinata da mutazioni in 16p24.3. I geni del complesso Fanconi si attivano per riparare i danni tipo ICL. Se il DNA è danneggiato da radiazioni ionizzanti si attiva inizialmente ATM. Quando avviene un danno al DNA le proteine del complesso Fanconi agiscono sul loro bersaglio, la FANCD2. La FANCD2 se fosforilata determina l’arresto del ciclo cellulare in fase S, se è ubiquitinata entra nelle foci cellulari e ripara assieme ad altri fattori il DNA danneggiato. ATM segnala alla cellula che c’è stato un danno (ATM indica atassia-teleangectasia), il primo effettore del processo è ATR, a valle c’è BRCA1. ATM è quindi il coordinatore della risposta al danno al DNA, interagendo con il complesso MRN. ATM controlla infatti la transizione tra diverse fasi del ciclo cellulare, la replicazione del DNA, il riparo e l’apoptosi. Quando avviene un danno al DNA tra le risposte si possono avere cambiamenti dell’attività cellulare, tipo un blocco del differenziamento cellulare che può causare danni al tessuto stesso. IL PRIMO INTERVENTO DEL DDR E’ L’AZIONE DI ATM E TEL1 SU ATR CHE SI

TROVA A VALLE DEL PROCESSO. I difetti della risposta al danno sono legati a diverse patologie, i cromosomi più coinvolti sono il 7 e il 14. Le mutazioni di ATR determinano la Sindrome di Seckel caratterizzata da microcefalia e ritardo di crescita. Le mutazioni di ATM e MRE11 causano l’atassia telangectasia.

CARCINOMA MAMMARIO EREDITARIO

I geni principali sono BRCA1 (cr.17) e BRCA2 (cr.13). La malattia è caratterizzata da eterogeneità genetica e allelica con un ampio spettro mutazionale. Le mutazioni di BRCA1 danno un grande rischio anche per il carcinoma ovarico, le mutazioni di BRCA2 invece sono più rischiosi per il carcinoma mammario. La predisposizione in entrambi i casi la malattia è trasmessa come un carattere autosomico dominante. I due geni BRIP e PALB2, sono implicati anch’essi nella predisposizione a BRC poiché si è visto che determinano anche l’anemia di Fanconi.

SINDROME DI BLOOM

Si manifesta con bassa statura, eritema a farfalla, rischio di sviluppare tumori di svariati tipi. Il gene implicato è BLM che codifica per una DNA elicasi (RecQ) che è implicata in alcuni meccanismi di riparo e sopprime la ricombinazione omologa in mitosi. Il reperto tipico è l’aumento del tasso di scambi tra cromatidi fratelli, fenomeni di crossingover che avvengono a livello mitotico. Eventi totali possono dar luogo a fenomeni di risoluzione e perdita i omozigosi. Gli enzimi elicasi RECQ sono codificati anche dai geni WRN ( Sindrome di Werner) e RECQ4 (Sindrome di Rothmund-Thomson).

ANEUPLOIDIA DA MOSAICISMO VARIEGATO (MVA)

La malattia si manifesta con ritardo di crescita intrauterino, microcefalia, ritardo psicomotorio, rischio di neoplasia. Il gene coinvolto è BUB1B che codifica per una serin-treonin-chinasi cui ruolo consiste nel controllare che avvenga una corretta divisione dei cromosomi e indurre in seguito la cellula a continuare la proliferazione. BUB1B è localizzato in 15q15 ed è costituito da 23 esoni. La proteina BUBR1 contiene due domini conservati coinvolti nella localizzazione della proteina a livello del cinetocore e nel legame con altre proteine BUB-correlate. BUBR1 interagisce con le proteine del cinetocore CENP-F e CENP-E.

DIFETTI EPIGENETICI

Sono comuni nei tumori umani. L’ipometilazione attiva i geni e causa quindi iperattività, l’ipermetilazione interessa gli oncosoppressori nelle cellule tumorali ( vedi metilazione della Lisina in posizione 4 della proteina istonica H3). Nelle cellule normali la maggior parte del DNA è metilato, anche a livello delle regioni con sequenze ripetute e trasposoni. Nelle cellule tumorali l’azione delle DNA metil transferasi è inversa rispetto a quella delle cellule normali.

CCR: L’ipometilazione di IGF2 promuove la replicazione cellulare, circa il 10-15% dei CCR è dovuta a MSI. La maggior parte dei casi si presenta come sporadici in età avanzata, il meccanismo è la metilazione somatica biallelica del promotore MLH1 a livello dei di nucleotidi CpG associata a mutazione V600E di BRAF. Si è in assenza di mutazioni dirette del gene. La metilazione ha effetto analogo alle mutazioni somatiche. In MSH2 la metilazione somatica è rara, quella costituzionale è secondaria a mutazioni EPCAM. Il tumore di Wilms presenta una ipermetilazione a mosaico della regione DMR1. Il tumore è legato alla attivazione di IGF2.