Biologia e genetica

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Questi cambiamenti spostano la "cornice di lettura" del DNA, causando una

sequenza di proteine alterata e, spesso, non funzionale.

Le mutazioni in frame avvengono quando c'è una delezione o inserzione

• di un gruppo di nucleotidi divisibile per 3. Questo mantiene la "cornice di

lettura" del DNA invariata.

Non spostando la cornice di lettura, il resto della sequenza rimane

• leggibile come in origine, ma può causare l’aggiunta o l’eliminazione di

alcuni amminoacidi nella proteina.

Le conseguenze possono variare, poiché queste mutazioni alterano solo

• una piccola parte della proteina invece di cambiarla completamente.

La cornice di lettura (o frame di lettura) è il modo in cui il DNA o l'RNA

viene letto per costruire le proteine. Il codice genetico viene interpretato in

gruppi di tre nucleotidi alla volta, chiamati triplette o codoni. Ogni tripletta

corrisponde a un amminoacido specifico.

Se la cornice di lettura viene mantenuta, come nelle mutazioni in frame, il DNA

continua a essere letto correttamente in gruppi di tre, anche se ci sono alcune

aggiunte o eliminazioni.

Ma se viene alterata (come nelle mutazioni frame-shift), tutte le triplette

successive vengono "spostate", cambiando completamente la sequenza di

amminoacidi e di conseguenza la proteina finale.

Le malattie da espansione di triplette:

• Queste malattie sono causate da un aumento eccessivo di ripetizioni di

triplette (sequenze di tre nucleotidi) in alcune parti del DNA, a causa di

errori durante la copia del DNA.

•

• Una caratteristica di queste malattie è l'anticipazione genetica: nelle

generazioni successive, la malattia tende a manifestarsi prima e in forma

più grave.

•

• Questo accade perché più aumentano le ripetizioni, più la mutazione

diventa instabile e tende ad espandersi ulteriormente.

Le malattie da espansione di triplette specificando alcuni esempi:

Alcune sequenze di triplette nel DNA, come CAG, CGG, GAA e CTG,

• possono ripetersi in modo anormale e causare malattie genetiche.

Queste triplette possono trovarsi in diverse parti del gene (come esoni,

• introni o regioni non tradotte).

Quando si espandono, possono portare a malattie come:

• Sindrome dell’X fragile (triplette CGG)

o Malattia di Huntington (triplette CAG)

o Atassia di Friedreich (triplette GAA)

o Distrofia miotonica (triplette CTG)

o

In totale, ci sono circa 80 siti nel genoma a rischio di espansioni e 20 malattie

associate a queste ripetizioni.

Questa immagine elenca alcune malattie da espansione di triplette e mostra:

I geni e le proteine coinvolti.

• La sequenza di triplette ripetute e la differenza tra numero normale e

• patologico di ripetizioni.

Alcuni esempi:

Sindrome dell'X fragile: gene FMR1, ripetizione di triplette CGG

• (normale: 6-53, patologico: 60-200 o più).

Atassia di Friedreich: gene X25, ripetizione di GAA (normale: 7-34,

• patologico: sopra 100).

Corea di Huntington: gene HD, ripetizione di CAG (normale: 6-35,

• patologico: 36-121).

In generale, quando il numero di ripetizioni supera un certo limite, la malattia si

manifesta.

Il morbo di Huntington, una malattia genetica che causa:

Problemi di movimento: movimenti involontari e difficoltà a controllare i

• muscoli.

Disturbi mentali: perdita di memoria, cambiamenti di umore e, col

• tempo, demenza.

La malattia è causata da una mutazione nella proteina huntingtina (htt), che

normalmente aiuta nel trasporto delle vescicole e nella trasmissione dei segnali

tra le cellule nervose.

Con la mutazione:

La huntingtina si accumula nel citoplasma o si spezza in pezzi tossici.

• Può bloccare il sistema che degrada le proteine danneggiate, causando

• accumulo di tossine.

Alterazioni nel traffico e nei segnali tra le cellule nervose portano a danni

• cerebrali progressivi.

Il decorso è lento (circa 15 anni) e la malattia compare di solito intorno ai 40-50

anni.

Gli effetti della proteina huntingtina mutante (htt) nel morbo di Huntington:

• I pezzi della proteina htt mutata si accumulano dentro il nucleo delle cellule

nervose, formando dei grumi che disturbano i normali meccanismi della cellula.

• Questi grumi bloccano alcune proteine chiamate "fattori di trascrizione", che

normalmente attivano geni fondamentali per mantenere in vita i neuroni.

• In una situazione normale, la proteina htt si trova nel citoplasma e impedisce

ad alcune molecole (chiamate "repressori") di entrare nel nucleo e spegnere i

geni essenziali per la crescita e la sopravvivenza dei neuroni. Con la proteina htt

mutata, questo non avviene più, e quindi i repressori entrano nel nucleo e

disattivano quei geni vitali.

Risultato:

1. Perdita delle normali funzioni neuronali.

2. Riduzione dei fattori di crescita e sopravvivenza.

3. Maggior rischio di morte dei neuroni, causando danni cerebrali

progressivi.

Le mutazioni puntiformi per sostituzione avvengono quando una "lettera"

(nucleotide) del DNA viene scambiata con un'altra. Ci sono due tipi principali:

Transizioni: quando una purina viene scambiata con un’altra purina

• (A ↔ G) o una pirimidina con un’altra pirimidina (C ↔ T).

Transversioni: quando una purina viene scambiata con una pirimidina, o

• viceversa (A o G ↔ C o T).

Le transizioni sono più comuni delle transversioni.

si tratta di uno scambio tra due tipi diversi di nucleotidi:

Purina ↔ Pirimidina (per esempio, A ↔ C o G ↔ T

•

Le mutazioni puntiformi possono essere di tre tipi:

1. Silenti: non cambiano la proteina prodotta.

2. Missenso: cambiano un amminoacido nella proteina.

3. Nonsense: creano un segnale di stop, interrompendo la proteina.

Le mutazioni silenti sono cambiamenti nel DNA in cui una base viene sostituita,

ma questo non modifica l’amminoacido finale nella proteina.

Ad esempio, se la sequenza TTT diventa TTC, entrambi codificano per lo stesso

amminoacido (fenilalanina) grazie alla "ridondanza" del codice genetico.

In pratica, la proteina resta la stessa e funziona normalmente, quindi queste

mutazioni sono considerate neutre perché non causano effetti sulla cellula o

organismo.

Le mutazioni missenso si verificano quando un cambiamento in una base del

DNA fa sì che venga prodotto un amminoacido diverso nella proteina.

Questo cambiamento può essere neutro (non causa problemi) se il

• nuovo amminoacido ha proprietà simili a quello originale o non è

essenziale.

Tuttavia, può anche essere patologico e causare malattie se il nuovo

• amminoacido ha proprietà molto diverse o se si trova in una parte

importante della proteina.

Le mutazioni nonsense si verificano quando un cambiamento in una base del

DNA trasforma un codone (che normalmente codifica per un amminoacido) in

un codone di stop.

Questo significa che la produzione della proteina si interrompe

prematuramente, creando una proteina incompleta o "tronca".

Conseguenza:

La proteina risultante è spesso non funzionale o addirittura nociva,

• poiché manca di alcune parti essenziali per il suo corretto

funzionamento.

Le mutazioni cromosomiche sono cambiamenti nella dimensione o nella

struttura dei cromosomi, che alterano la quantità o la qualità delle informazioni

genetiche. Possono essere ereditate dai genitori o avvenire durante la

formazione delle cellule uovo o spermatiche.

Esistono quattro tipi principali di mutazioni cromosomiche:

1. Delezioni: una parte del cromosoma viene rimossa.

2. Duplicazioni: una parte del cromosoma viene copiata, aumentando il

numero di geni.

3. Inversioni: un segmento del cromosoma viene capovolto.

4. Traslocazioni: un segmento del cromosoma si sposta e si attacca a un

altro cromosoma.

Questi cambiamenti possono avere effetti significativi sulla funzione dei geni.

Le mutazioni genomiche (o cariotipiche) si verificano quando un organismo ha

un numero di cromosomi in più o in meno rispetto al normale.

• Euploidia aberrante: è una variazione in cui un organismo ha interi set di

cromosomi in più o in meno.

Ad esempio, anziché avere due copie di ogni cromosoma (come negli esseri

umani), ci possono essere tre copie di tutti i cromosomi (triploidia) o una sola

copia di tutti i cromosomi (monoploidia). È molto raro negli esseri umani e

spesso non compatibile con la vita.

• Aneuploidia: è una variazione in cui un organismo ha un singolo cromosoma

in più o in meno in una coppia specifica, non un intero set.

Ad esempio, nella trisomia 21 (sindrome di Down), c'è un cromosoma 21 in più

(tre cromosomi 21 invece di due). Oppure, nella monosomia X (sindrome di

Turner), manca un cromosoma X (un solo cromosoma X invece di due).

Negli esseri umani, le forme più comuni di aneuploidia sono:

Monosomia: manca un cromosoma in una coppia (un cromosoma in

• meno).

Trisomia: c'è un cromosoma extra in una coppia (come nella sindrome di

• Down, con tre cromosomi 21 invece di due).

Queste mutazioni possono avere effetti significativi sullo sviluppo e la salute.

L'immagine rappresenta un quadrato di Punne che illustra un incrocio monibrido secondo le leggi di

Mendel. Ecco una spiegazione:

1. Geno pi dei genitori: Entrambi i genitori sono eterozigo per il colore giallo (Gg), cioè possiedono

un allele dominante (G) per il colore giallo e un allele recessivo (g) per il colore verde.

2. Formazione dei game : Ogni genitore può trasme ere uno dei due alleli (G o g) alla prole. Ques

alleli sono indica nella parte superiore (polline, maschile) e sul lato sinistro (ovuli, femminile) del

quadrato di Punne .

3. Quadrato di Punne : La tabella mostra le combinazioni possibili degli alleli eredita dai genitori. Le

combinazioni risultan sono:

GG (omozigote dominante): Giallo

o Gg (eterozigote): Giallo

o gg (omozigote recessivo): Verde

o

4. Rappor feno pici e geno pici:

Rapporto geno pico: 1:2:1 (1 GG : 2 Gg : 1 gg)

o Rapporto feno pico: 3:1 (3 gialli : 1 verde). Questo perché sia GG che Gg danno il feno po

o giallo grazie alla dominanza dell'allele G.

Interazione tra gli alleli di un gene –La dominanza incompleta

L'immagine che hai fornito rappresenta un classico esempio di dominanza incompleta, spiegato passo

passo. Approfondisco in modo de agliato:

1. Generazione P (Parentale)

La generazione P mostra i due omozigo con feno pi oppos :

 Rosso (RR): Possiede due alleli dominan (R), quindi produce la massima quan tà di

o pigmento, e i fiori sono rossi intensi.

Bianco (rr): Possiede due alleli recessivi