Appunti Genetica

UAA; UAG; UGA -> CODONE DI STOP

Esercizio :

STRUTTURA DI UN GENE

È costituito da:

- ESONI cioè sequenze codificanti che quindi concorrono alla

produzione della proteina.

- INTRONI cioè sequenze non codificanti che uniscono gli esoni

Storicamente si pensava che le mutazioni avvenissero solamente negli esoni,

poiché nella maggior parte dei casi le mutazioni associate a malattia sono

presenti all’interno degli esoni.

Questo avviene perché una mutazione a livello degli esoni porta alla sintesi di

una proteina interrotta, o dannosa o può anche non consentirne la produzione.

Ultimamente è stato scoperto che anche gli introni,in quanto collegano gli

esoni,se presentano mutazione,portano ad alterazioni.

Il gene ha un verso di lettura 5’-> 3’

Ci possiamo immaginare il gene come un treno in cui i vagoni sono gli esoni e

i connettori dei vagoni sono gli introni.

CENNI STORICI:

I geni vengono scoperti intorno agli anni 2000, e tramite il progetto genoma

umano effettuato in America , dalla durata ventennale è stato possibile

sequenziare (riuscire a decodificare la sequenza) l’intero genoma.

È stato un progetto molto costoso e impegnativo.

Alcune sequenze però sono rimaste non sequenziate

Nel 2001 viene pubblicata la prima bozza del progetto su nature e science ,e

dopo due anni è stato raggiunto il sequenziamento al 90%.

Nel 2022 i ricercatori sono riusciti a sequenziare anche il restante 10% del

genoma,rimasto non sequenziato.

N.B: quando parliamo di geni , ci si riferisce alla sequenza nucleotidica ,

:

e si definiscono

VARIANTI -> cambiamento nella sequenza nucleotidica del dna rispetto

alla sequenza di riferimento. Cioè se la sequenza di un preciso gene è

diversa da quella presente nel genoma umano, viene definita variante. Non

necessariamente causa malattia e nemmeno caratteristiche positive.

patogenetiche

Varianti o mutazioni-> varianti che causano malattia e molto

rare benigne

Varianti -> come ad esempio gli occhi marroni in una popolazione

generale dagli occhi blu. Cioè rappresenta la variabilità genetica e non

polimorfismo

qualcosa di patologico. Questa variante è chiamata anche

cioè un cambiamento rispetto alla variante di riferimento che è presente

in almeno 1% della popolazione generale e che non presenta conseguenze

fenotipiche cioè non causa malattia.

VARIANTI SOMATICHE E VARIANTI GERMINALI

Varianti somatiche -> il soggetto non presenta mutazione in tutte le

cellule, ma solo in una linea cellulare precisa e specifica (cariotipo a

mosaico) .

Questo avviene ad esempio nei tumori poiché la lesione tumorale presenta

varianti patogenetiche solo nella zona precisa (tessuto tumorale)in cui il

tumore si sviluppa o metastatizza.

Se la variante è patogenica allora tutte le cellule presenteranno la

mutazione e quindi la malattia.

Varianti germinali -> la variante è presente solo nelle gonadi, quindi il

soggetto è fenotipicamente sano. Però presenta il rischio di trasmettere la

variante ai figli.

La genetica oncologica si occupa dello studio dei tumori in quanto questi

presentano varianti genetiche , ma non sono ereditari.

La genetica da predisposizione tumorale si occupa della probabilità che un

tumore venga trasmesso.

POLIMORFISMI

sono varianti benigne presenti in almeno l’1% della popolazione e non

causano patologia.

È un modo diverso di scrivere lo stesso messaggio che non ne modifica il

significato.

Classificazione in base alla sequenza che interessano:

● A singolo nucleotide-> se il polimorfismo interessa un singolo

nucleotide. Cioè se in una sequenza nucleotidica viene sostituita una

base azotata di un codone che codifica per un AA, senza modificare l’AA

per cui codifica, si verifica la sintesi della stessa proteina per la quale

possono codificare più AA

● Unità ripetute-> sono presenti dei punti in cui le triplette si ripetono.

(GCCGCCGCCGCC…) Qualche gene presenterà 10 triplette , qualche

altro soggetto presenterà un gene con 20 triplette…

● Numero di copie -> Delezioni e duplicazioni non necessariamente

danno malattia , dipende dal contenuto, cioè dall’importanza

dell’informazione del gene che viene aggiunto o tolto. È presente

una copia di una regione in più o meno che portano non portano alla

comparsa della malattia.

VARIANTI :

Classificazione in base alla variazione delle sequenza :

SOSTITUZIONI o varianti puntiformi -> viene sostituito un nucleotide (base

azotata) con un altro

● Sinonime

● Missenso

● Nonsenso sostituzione porta allo

FRAMESHIFT -> sostituzioni in cui la

spostamento della cornice di lettura per cui , il senso di lettura verrà

modificato

DI SLICIPING -> gli introni vengono rimossi in modo tale da far connettere i

due esoni. Se si verificano degli errori nel tagliare gli introni , possono esserci

delle conseguenze a livello genetico di tipo patologico scatenate dalla sintesi

di una proteina errata o dalla non sintesi della stessa.

DINAMICHE -> ci sono delle regioni di dna costituite da triplette uguali che

si ripetono e quindi sono soggette ad errori più

frequenti.(GCCGCCGCCGCC…)

Le prime tre varianti vengono chiamate mutazioni puntiformi cioè varianti nella

sequenza di DNA che interessano uno o pochi nucleotidi (fino a 50 nucleotidi

massimo).

VARIANTI SINONIME O SILENTI

sostituzione di un nucleotide con un altro nucleotide, che dà origine ad

un nuovo codone che codifica per il medesimo AA del codone originario

(variante neutra), sintetizzando la stessa proteina.

Generalmente sono innocue e non causano patologia, ma possono avere

conseguenze funzionali sulla proteina portando a malattia.

Nell’immagine si verifica la sostituzione dell’adenina del codone GAA che

codifica per AA ac.glutammico , con la guanina , ottenendo il codone GAG

che codifica per lo stesso AA. Perciò la sostituzione non porta al cambiamento

della sequenza nucleotidica e quindi verrà sintetizzata la stessa proteina.

VARIANTI MISSENSO

sostituzione di un nucleotide con un altro, che dà origine ad un nuovo

codone che codifica per un AA diverso, perciò verrà sintetizzata una

proteina differente.

La conseguenza dipende dal nuovo AA codificato dal codone e dal gene in cui

questo è presente.

Non è possibile stabilire la conseguenza precisa, poiché il nuovo AA se è

simile a quello precedente non porta a conseguenze patologiche, ma se

presenta caratteristiche strutturali diverse da quello originario, porta a quadro

clinico.

Sono necessari esperimenti aggiuntivi e precisi per stabilire la conseguenza

della sostituzione.

Possono essere effettuate anche analisi funzionali sulla proteina espressa.

Nell’immagine è visibile una sequenza di DNA di riferimento in cui nel codone

GCA che codifica per AA alanina, si ha la sostituzione della base azotata

guanina con la citosina, ottenendo il codone CCA,il quale codifica per AA

parolina. Questo comporta il cambiamento della sequenza nucleotidica e

quindi la sintesi di una proteina diversa.

VARIANTI NONSENSO

sostituzione di un nucleotide che causa la formazione di un codone di

stop, che comporta l’interruzione della traduzione e quindi la sintesi di

una proteina troncata e non funzionale.

La perdita della funzionalità dipende da dove viene inserito il codone di stop:

se questo viene posizionato quasi al termine delle sequenza, la proteina può

comunque presentare funzionalità.

Se la proteina è malfunzionante, viene degradata.

Questo tipo di varianti porta certamente a quadro clinico, sia nel caso di

assenza,modificazione o perdita della funzionalità della proteina.

Nell’immagine si verifica la sostituzione dell’adenina del codone AAG che

codifica per AA lisina della sequenza di riferimento , con una timina ,

ottenendo il codone TAG il quale rappresenta un CODONE DI STOP. Si

verifica così la sintesi di una proteina troncata

VARIANTI FRAMESHIFT

sono causate dall’inserzione o dalla delezione di uno o più nucleotidinella

sequenza codificante del DNA. (non multiplo di 3 -> se vengono persi o

inseriti 3/6/9… nucleotidi , verranno persi 1/2/3/4 AA, ma tutti i codoni seguenti

a quell’aggiunta o perdita , non vengono modificati. Cioè non si verificherebbe

uno slittamento della cornice di lettura, perché verrebbero comunque aggiunte

triplette.)

Si verifica uno slittamento della cornice di lettura del sito A a valle della

sequenza, alterando quindi la sequenza di triplette successive, portando

alla comparsa di un codone di stop prematuro.

Questo comporta la sintesi di una proteina incompleta poiché la sua

traduzione viene interrotta prima del previsto.

Nell’immagine si verifica l’eliminazione della base azotata guanina nel codone

AAG che codifica per AA lisina, il quale non viene inserito nella sequenza della

proteina. Così facendo , il senso di lettura da parte del riposa continua

comunque a leggere le triplette e i codoni slittano, quindi avremmo la rimi a del

codone successivo a sostituire la guaina eliminata nel codone precedente

ottenendo il codone AAT che codifica anch’esso per la lisina. I codoni

successivi però vengono altrettanto modificati dal senso di scorrimento di

lettura (TTT AA fenilalanina -> TTG AAleucina….), perciò continuando a

scorrere il ribosomi prima o poi, incontrerà nella sequenza proteica, un

codone di stop prematuro formatasi a seguito dello scorrimento errato del

senso di lettura dovuto alla mancanza di una base azotata, che porta alla

sintesi di una proteina errata o troncata, poiché il codone di stop è

posizionato in una posizione non corretta.

VARIANTI DI SPLICING

Un gene è sempre costituito da esoni (porzioni codificanti), uniti da introni

(non codificanti).

Nel processo di sintesi della proteina [ 5’-> 3’] gli introni devono essere

eliminati e devono essere uniti gli esoni, tramite lo splicing.

Le varianti di splicing sono mutazioni che avvengono a livello degli introni

in punti precisi, adiacenti agli esoni , chiamati siti accettori e siti donatori

di spling cioè sequenze che risiedono negli introni, ma fondamentali nel taglio

degli stessi.

Se la variante (es:sostituzione) avviene nei siti di accezione o di donazione , si

verifica la perdita della loro funzionalità con conseguente alterazione dello

splicing.

In situazioni normali grazie a questi 2 siti, gli introni vengono eliminati,

consentendo l’unione degli esoni.

Se avviene un’alterazione in quei siti si possono verificare: