Tecniche di bandeggio - Medicina Delfa Giovanni... · / mosaicismo 46, XX/45, X0 ... • ridotta...

Tecniche di bandeggio• sono sistemi di colorazione che conferiscono ai cromosomi caratteristici

pattern di bande più o meno intense

• ogni cromosoma umano presenta un bandeggio (ossia una sequenza dibande) caratteristico

• si ritiene che il bandeggio dipenda da:

– sequenza DNA

– proteine legate

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Nomenclatura Citogenetica

Le definizioni ed i termini attualmente in uso

sono stati stabiliti nel 1978 dallo ISCN

(International System for Human Cytogenetic Nomenclature)

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La nomenclatura citogenetica si riferisce a cromosomi…

• metafasici (cioè bloccati in metafase)*

• colorati con metodi tradizionali (cioè cromosomi NON bandeggiati)

*questi cromosomi sono costituiti da 2 cromatidi uniti per il centromero,che costituisce la costrizione primaria e divide il cromosoma in:

– braccio corto p

– braccio lungo q

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In base alla posizione del centromero si distinguono 4 tipidi cromosomi…

– METACENTRICI:

• centromero al centro

• dimensioni circa uguali di p e q

– SUBMETACENTRICI:

• centromero lievemente spostato in alto

– ACROCENTRICI:

• centromero molto spostato in alto

• p molto più corto di q

• a volte dotati di satelliti

– TELOCENTRICI:

• centromero situato all’estremo prossimale del cromosoma

• NON sono presenti nel cariotipo umano

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I bracci del cromosoma sono suddivisi in regioni esottoregioni…

• REGIONI numerate in maniera crescente spostandosi dalcentromero verso il telomero

• SOTTOREGIONI ogni regione è suddivisa in sottoregioni, numerateanch’esse in maniera crescente verso il telomero; le sottoregionipossono a loro volta essere suddivise in altre sottoregioni numeratecon lo stesso sistema

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I bracci del cromosoma sono suddivisi in regioni esottoregioni…

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La nomenclatura dei referti citogenetici consiste in 3 partiseparate da una virgola...

1. numero totale di cromosomi individuati

2. costituzione cromosomi sex

3. eventuali anomalie riscontrate (indicate con + di acquisizione e – di perdita)

47, XY, +21

46, XX cariotipo normale femminile

maschio affetto da Trisomia 21 in forma libera

in un cariotipo normale NON si indica la parte 3

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Simboli e abbreviazioni usati in citogenetica per indicare eventuali anomalie riscontrate

esempi di cariotipi con anomalie…

SIMBOLO SIGNIFICATO es. REFERTI CITOGENETICI DESCRIZIONE

del delezione

46, XX, del(5)(p15.3)Cri du chat; delezione nelcromosoma 5, nel braccio corto inposizione 15.3

46, XX, del(5)(p–)oppure

46, XX/5p–

manca tutto il braccio corto delcromosoma 5

dup duplicazione 46, XY, dup(21)(q21) trisomia parziale del cromosoma 21

inv inversione 46, XX, inv(9)(p12q13)in questo caso si ha un’inversionepericentrica

/ mosaicismo 46, XX/45, X0 differenzia le 2 linee del mosaico

t traslocazione 46, XY, t(1;2)(p21;p24)

si usa il punto e virgola perdifferenziare i cromosomi 1 e 2, e irispettivi punti in cui è avvenuta latraslocazione

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Cariotipo umano normale• CARIOTIPO = costituzione del patrimonio cromosomico di una specie dal

punto di vista morfologico

• ANALISI DEL CARIOTIPO = rappresentazione ordinata del corredocromosomico di un individuo

• 7 gruppi di cromosomi: distinti in base a dimensione e posizione delcentromero

• gruppi da A a G: ogni gruppo contiene 1 o più coppie di omologhi

• per convenzione…

– i cromosomi si montano col braccio corto rivolto verso l’alto e quellolungo verso il basso

– i centromeri vengono disposti tutti alla stessa altezza posizionandolia livello di una linea

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Cariotipo umano normale

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GRUPPI DESCRIZIONE COPPIE OMOLOGHI CARATTERISTICHE

A grandi metacentrici1 metacentrici2 sub-metacentrici3 metacentrici

B grandi sub-metacentrici4

sub-metacentrici5

C medi sub-metacentrici

X

sub-metacentrici

6789

101112

D medi acrocentrici13

acrocentrici1415

E piccoli quasi metacentrici16 metacentrici17

sub-metacentrici18

F piccoli metacentrici19

metacentrici20

G piccoli acrocentriciY

acrocentrici2122

Cariotipo umano normale

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esempi di cariotipo umano normale…

14

I


15

II


16

III

Alterazioni cromosomiche numeriche• si ha un numero di cromosomi diverso dal normale numero

diploide di 46 (per le cellule somatiche) o aploide di 23 (per lecellule sessuali mature)

• le alterazioni numeriche degli autosomi hanno sempre gravieffetti sul fenotipo

• le delezioni sono sensibilmente più gravi delle trisomie

• si dividono in:

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Aneuploidie

Poliploidie variazione di interi assetti cromosomici

variazione del numero di cromosomi di 1 o poche

coppie di omologhi

ANEUPLOIDIE

MONOSOMIE 2n – 1

manca un intero cromosoma conta = 45 le monosomie autosomiche sono sempre incompatibili con la vita le monosomie eterosomiche possono essere compatibili con la vita

(= l’embrione viene portato a termine ma l’individuo ha problemi più omeno gravi)

alcune monosomie parziali possono essere compatibili con la vita(ossia quando manca solo una parte di un determinato cromosoma)

TRISOMIE 2n + 1

un cromosoma è presente in triplicato conta = 47 le trisomie autosomiche compatibili con la vita sono le 13, 18, 21, 22 le trisomie eterosomiche sono solitamente compatibili con la vita

TETRASOMIE 2n + 2 un cromosoma è presente in quadruplicato conta = 48 vitale solo quella della X

18

esempio di monosomia…

19

esempio di trisomia…

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POLIPLOIDIE

TRIPLOIDIE 2n + n

NON compatibili con la vita conta = 69 anomalia numerica osservata con discreta frequenza nel materiale

abortivo

TETRAPLOIDIE 2n + 2n NON compatibili con la vita conta = 92

21

esempio di triploidia…

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Alterazioni cromosomiche strutturali• alterazioni in cui viene modificata la normale sequenza di geni di uno o

più cromosomi in seguito al verificarsi di rotture, seguite da un’anomalariunione dei frammenti cromosomici; ne derivano perdita o acquisizioneo localizzazione anomala di porzioni del genoma

• dal punto di vista clinico bisogna fare una distinzione di bilanciamentodel corredo genetico:

– ALTERAZIONI STRUTTURALI BILANCIATE: il patrimonio geneticorimane in quantità inalterate; il portatore NON presenta dannifenotipici; nella prole si potranno avere alterazioni sbilanciate; sono:

• inversioni

• traslocazioni•

– ALTERAZIONI STRUTTURALI SBILANCIATE: il patrimonio geneticoviene sbilanciato per difetto/eccesso; causano danni fenotipici nelportatore; sono:

• delezioni

• duplicazioni

• traslocazioni 23

DELEZIONI

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• si intende la perdita di una porzione cromosomica

• monosomie parziali: nel cromosoma manca un pezzo, che può essereuna piccola banda fino a un intero braccio (solitamente il braccio corto inquanto quello lungo contiene troppi geni per portare ad una situazionecompatibile con la vita)

la delezione di un grosso frammento cromosomico è in genereincompatibile con la vita

• si confondono con le monosomie

DELEZIONI

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• in base al punto in cui avvengono sono di 2 tipi…

– TERMINALI: viene persa una parte terminale del cromosoma

– INTERSTIZIALI: viene scisso un pezzo interno

• si distinguono in…

– PURE:

• si trova solo monosomia parziale

• deriva da crossing-over ineguale o da scambio ineguale fracromatidi fratelli

• 85-90% dei casi

– ASSOCIATE A TRISOMIA:

• si trova sia monosomia che trisomia

• deriva da segregazione sbilanciata di una traslocazione reciprocapresente in un genitore nella forma bilanciata

• 10-15% dei casi

DELEZIONI

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• cromosoma ad anello:

– cromosomi che si formano in seguito a piccole delezioni terminali sia nel braccio corto che nel braccio lungo, e alla riunione delle estremità appiccicose

– mitosi generalmente stabili; danno origine a cellule figlie contenenti anelli uguali

– meiosi generalmente instabili

DUPLICAZIONI

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• si intende la presenza di un frammento cromosomico in eccesso

• trisomie o tetrasomie parziali

DUPLICAZIONI

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• derivano da crossing-over ineguale o da scambio ineguale fracromatidi fratelli

DUPLICAZIONI

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• a seconda dell’incorporazione del frammento si distinguono in…

– INTERCROMOSOMICA: se il frammento è incorporato in uncromosoma NON omologo

– INTRACROMOSOMICA: se il frammento è incorporato all’interno delmedesimo cromosoma


– DIRETTE se viene mantenuta la direzione del segmento come inorigine rispetto al centromero

– INVERTITE se si inverte la direzione del segmento rispetto alnormale


– PURE si trova solo trisomia associata alle duplicazioni

– ASSOCIATA A MONOSOMIA (delezione) parti trisomiche emonosomiche

INVERSIONI

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• si intende il risultato di una rottura in 2 punti dello stesso cromosomacon rotazione di 180° del frammento staccatosi e sua saldaturaall’interno del cromosoma stesso

• possono essere:

– PERICENTRICHE:

• attorno al centromero; il frammento invertito include ilcentromero

• possibile cariotipo sbilanciato nella prole (duplicazioni edeficienza)

– PARACENTRICHE:

• NON riguarda il centromero; si verifica all’interno di un bracciocromosomico

INVERSIONI

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INVERSIONI

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Conseguenze…

• ridotta fertilità nel portatore

• nessuno sbilanciamento nel portatore

• possibile sbilanciamento nella prole

• quando avviene crossing-over nel punto dove è avvenuta l’inversione si può avere sbilanciamento

• varia il pattern di bande

• può variare la forma del cromosoma per spostamento del centromero

• alla meiosi…

– inversioni piccole i cromosomi omologhi (invertito + normale) possono appaiarsi normalmente, e solo il piccolo tratto invertito non si appaia

– inversioni grandi i cromosomi omologhi (invertito + normale) possono appaiarsi per tutto il tratto invertito, mentre non si appaieranno nella restante porzione cromosomica

– inversioni medie i cromosomi omologhi (invertito + normale) possono appaiarsi se si forma un’ansa da inversione; un’eventuale crossing-over a livello dell’ansa da inversione causa un nuovo arrangiamento cromosomico, e nel caso di inversione pericentrica si avrà deficienza-duplicazione

TRASLOCAZIONI

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• si intende una mutazione cromosomica caratterizzata da scambio diframmenti fra 2 cromosomi, in ciascuno dei quali è avvenuta una rottura

• si distinguono tra…

– BILANCIATE:

• NON vi è perdita o acquisto di materiale genetico

• NON vi è effetto sul fenotipo (di regola); raramente possono esserci effetti nel fenotipo nei rari casi in cui la rottura per la traslocazione comporta l’interruzione di un gene importante

• possibile traslocazione sbilanciata nella prole

• aborti spontanei

– SBILANCIATE:

• perdita o acquisto di materiale genetico

• effetti sul fenotipo

• derivano da una traslocazione bilanciata in uno dei 2 genitori

TRASLOCAZIONI

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…bilanciate

TRASLOCAZIONI

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…sbilanciate

Traslocazioni Reciproche

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Traslocazione Robertsoniana

traslocazione reciproca con fusionecentrica di 2 cromosomi acrocentrici;bracci corti si fondono a loro voltacostituendo un microsoma satellitato chein genere viene perduto

*da notare che un gamete con una monosomia del 14 NON esiste nel cariotipo umano quindi viene abortito

ANOMALIE DI DIVISIONE DEL CENTROMERO

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La traslocazione robertsoniana deriva da eventi di fusione centrica; sipossono verificare almeno 3 casi…

Fusione Centrica

CASO 1 – Fusione centrica con formazione di un cromosoma monocentrico

• il centromero deriva da entrambi i cromosomi


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Fusione CentricaCASO 2 – Rottura di un braccio corto e di un braccio lungo con formazione di un monocentrico

• il centromero deriva da uno solo dei cromosomi• può formarsi un piccolissimo cromosoma, che molto sperso si perde; questo

piccolissimo cromosoma ha un ruolo secondario in quanto è formato daibracci corti, ossia regioni ridondanti, e spesso presenta satelliti


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Fusione CentricaCASO 3 – Rottura delle braccia corte con formazione di un dicentrico o di un monocentrico

• cromosoma dicentrico: cromosoma NON stabile in quanto alla divisionefunzionano entrambi i centromeri che venendo agganciati dai poli oppostirompono di fatto il cromosoma

• cromosoma monocentrico: si forma per soppressione di uno dei centromeri


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• sutura perfettamente al centromero

• il centromero si rompe orizzontalmente formando 2 cromosomi, ognuno dei quali avente ilsuo centromero funzionante

da 1 cromosoma se ne formano 2 (quindi si passa ad una situazione a 47 cromosomi)

• i cromosomi che si formano sono di fatto telocentrici, e si comportano come tali

divisione verticale

NON formano isocromosoma

• genoma bilanciato e fenotipo normale

• alla meiosi i prodotti della fissione centrica formano un trivalente con il cromosomaomologo

segregazione come per la traslocazione Robertsoniana

Fissione Centrica


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• sutura nettamente spostata da un lato

• (*1) riarrangiamento da un lato con perdita di buona parte dei bracci lunghi

• (*2) le estremità si saldano

• (*3) il centromero si separa verticalmente e il cromosoma si apre: in tal maniera il cromosoma risulta specularmente uguale rispetto al punto medio fra i 2 centromeri

• (*4) SE uno dei 2 centromeri si inattiva continua a comportarsi come un isocromosoma

Cromosoma isodicentrico


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• presentano la delezione in un braccio e la duplicazione di un altro braccio

• presenta le 2 braccia uguali per dimensione e composizione di DNA (braccia isologhe), ossia speculari rispetto al centromero

• sempre metacentrico (per definizione; “iso” vuol dire che le braccia sono uguali)

• può avvenire nel p o nel q

Isocromosoma

• sutura lievemente spostata da un lato• si formano:

• 1 cromosoma acentrico viene perso

• 1 cromosoma centrico: NON si comporta come un cromatidio, ma si apre e sicomporta come un cromatidio, che si apre alla prossima divisione forma isocromosoma


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Isocromosoma

Es. 1


45

Isocromosoma

Es. 2

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