Genetica generale - prima parte

TRASLOCAZIONE RECIPROCA TRA CROMOSOMI ACROCENTRICI

La traslocazione reciproca può avvenire anche tra due cromosomi acrocentrici, quindi i

cromosomi 13, 14, 15, 21 e 22. A volte, in qualche cariotipo si presenta un cromosoma

acrocentrico che porta il braccio lungo di un altro cromosomaacrocentrico. Come prodotto di

traslocazione reciproca, a livello teorico, ci si aspetterebbe un cromosoma 22 con un braccio

corto del22 e un braccio corto del 21; di fatto però questo cromosoma piccolo non è mai stato

visto.

CROMOSOMA AD ANELLO

Il cromosoma ad anello è una mutazione cromosomica didelezione, che si verifica soprattutto

a livello delcromosoma 20; i soggetti che presentano questa mutazione hanno più probabilità

di soffrire di crisi epilettiche. La delezione di una regione cromosomica può avvenire sulle

regioni terminali oppure in una posizione più interna; in questo caso la delezione viene definita

delezione interstiziale.

GLI ISOCROMOSOMI

Un processo anomalo che si è riscontrato a carico del cromosoma X è la scissione anomala

di due cromatidi fratelli con formazione di isocromosomi: la scissione dei due cromatidi fratelli

avviene in modo longitudinale, ma a volte il processo non funziona in modo corretto e la

scissione si verifica sulla linea equatoriale: si genera dunque un cromosoma X costituito

daidue bracci corti e un cromosoma X costituito dai due bracci lunghi. Questi cromosomi

vengono definiti isocromosomi.

INVERSIONE PARACENTRICA: regione di cromosoma si è invertita senza coinvolgere il

centromero.

Nella profase meiotica si verifica il crossing-overe il cromosoma rosa si appaia con l'omologo

rappresentato con il colore blu che però risulta essere mutato, in quanto possiede un'inversione

perché la sua sequenza è A, B, E, D, C, F, G.

Dopo il crossing-over si ha come risultato un cromatide normale, un cromatide che presenta

due centromeri, detto dicentrico con una sequenza a b c D E B A, un cromatide con

inversione che non ha subito crossing-over e un frammento acentrico con sequenza g, f,

e, d, C, F, G.

Va ricordato che può avvenire una mutazione per inversione paracentrica e quando un

cromosoma presenta cromatidi che hanno subito un'inversione paracentrica alla meiosi,

ovviamente, si appaia con un cromosoma normale quindi dopo il crossing-over si può

generare un cromatide normale, uno con inversione oppure cromatidi ancor più mutati.

INVERSIONE PERICENTRICA

L’inversione pericentrica, al contrario di quella paracentrica, coinvolge anche il

centromero.La condizione di partenza è sempre la stessa della situazione precedente: i

cromatidi rosa normali (a b c d e f g) e i cromatidi blu che presentano l’inversione (A B E C D F

G). In un cromosoma, un’inversione pericentrica porta alla formazione di due cromatidi con

duplicazioni e delezioni, di un cromatide normale e di un cromatide con inversione, se il

crossing-over avviene con l’omologo normale.

TRISOMIE e FISH

Abbiamo detto l’ultima volta come la maggior parte degli embrioni aneuploidi per autosomi sono

abortiti spontaneamente; quelli che sopravvivono hanno sindromi specifiche, che portano a

difetti e conseguenze cliniche con vari gradi di importanza, ma con (quasi sempre) associato il

ritardo mentale. In ogni caso i bambini che nascono, per esempio, con sindrome di Down

riescono a avere una vita discretamente buona, con un’aspettativa in media di 50 anni, grazie a

cure e fisioterapia.

TRISOMIA DEL 21 La domanda da porsi è: come si genera uno zigote con

trisomia 21? In realtà siamo già in grado di rispondere, infatti lo zigote parte con tale cariotipo

poiché uno dei gameti (maschile o femminile) portava già il difetto da disgiunzione meiotica, a

livello della gametogenesi. La malattia viene provocata dalla presenza in 3 copie del braccio

lungo del 21, sono proprio quei geni su quel braccio che, se presenti in 3 copie, provocano il

fenotipo della malattia. Ma in che modo ciò si verifica? Quando una traslocazione reciproca

avviene (per caso) tra due cromosomi acrocentrici, quindi con braccio corto esageratamente

corto (trattasi dei cromosomi 13 14 15 21 22), si è riscontrato che, supponendo che il 14 sia il

bianco nell’immagine e il 15 quello più scuro e corto, si otterrà un cromosoma 14 col centromero

del 14, che porta però il braccio lungo del 15, indicato in nero; avremo perciò un cromosoma

che porta i bracci lunghi dei 2 cromosomi iniziali. Non viene invece mai riscontrato il cromosoma

con il braccio corto del 14 che va sul lungo del 15, esso non si forma mai, si perde.

Immaginando che si tratti del 14 e del 21, si può generare un 14 che porta il braccio lungo del

21. Nell’immagine viene riportata una situazione reale, due genitori: con D si intende il 13, 14 o

15, supponiamo si tratti qui del 13, questo genitore darà gameti nella norma. L’altro genitore

invece sarà portatore di traslocazione bilanciata, con un 13 normale, 21 normale, ma anche un

13 con il braccio lungo del 21. Il genitore non lo sa, sta bene, tuttavia ha 45 cromosomi in totale,

in più porta, riguardo al 21, un 21 intero e poi il braccio lungo del 21. Di conseguenza gli esperti

hanno dedotto che basta avere due copie del braccio lungo del 21 per stare bene, avere una

sola copia del corto non influenza lo stato di salute.

Questo genitore, quando va in gametogenesi, avrà un 25% di probabilità di generare gameti

normali, un altro dei 4 gameti bilanciato, poiché porta il braccio lungo del 13 e il braccio lungo

del 21, un ulteriore 25% sbilanciato perché porta due copie del braccio lungo del 21, infine

l’ultimo gamete, col 21 che non porta nulla. Se il gamete generato è quello bilanciato, lo zigote

sarà comunque sano, anche se avrà un cariotipo con 45 cromosomi totali e due copie del

braccio lungo del 21, si ripete la traslocazione bilanciata del genitore, il bambino è portatore, ma

sta bene. Nel caso del gamete che porta due copie del braccio lungo del 21, lo zigote avrà 46

cromosomi, ma 3 copie del braccio lungo del 21. Il bambino nascerà quindi con sindrome di

down (solitamente i bambini affetti da tale sindrome nascono con questo cariotipo). Se poi il

genitore con traslocazione bilanciata genera un gamete con 22 cromosomi, si genera uno

zigote monosomico per un autosoma: la monosomia di un autosoma è considerata letale, si

riscontra in aborti spontanei.

Un'altra situazione si verifica se un genitore è portatore di una traslocazione bilanciata, fusione,

che ha coinvolto due cromosomi 21, invece del 13 e del 21 o del 14 e del 21; c’è una fusione

genica, perciò, tra due 21: il genitore starà bene, ma avrà 45 cromosomi in totale e il 21 è un

cromosoma solo, con un centromero solo, che porta i bracci lunghi del 21. Genererà gameti che

non vanno bene al 100%, si generano gameti con il cromosoma che porta entrambi i bracci

lunghi e un gamete, con 22 cromosomi, che non porta alcun 21. Questo ultimo porta a un

aborto spontaneo, nell’altro caso avremo un bambino con trisomia del 21, porta 3 volte il

braccio lungo del 21, comunque 46 cromosomi. In questo caso non c’è l’opzione di generare

gameti aploidi che vadano bene (avremo aborto o trisomia, nessuna via di mezzo).

Oggi sappiamo che la maggior parte che nasce con sindrome, hanno trisomia del 21 e derivano

gran parte dalla non disgiunzione meiotica materna a carico del 21, mentre solo il 25% dei casi

gametogenesi la disgiunzione avviene nel maschio. Perché? La gametogenesi femminile inizia

già in sviluppo embrionale, l’oogenesi femminile va a step, rimanendo ferma tanto tempo, ciò

aumenta la possibilità di errori, è un processo molto più articolato come processo di quello

maschile. Anche l’età materna incide, ma non in così larga misura come si credeva un tempo.

Abbiamo poi un 4% dei bambini che nascono con traslocazione trasmesse da portatori bilanciati

fenotipicamente normali. Infine, un 1% nasce con cariotipo a mosaico (già visto nelle lezioni

precedenti): esso si può generare durante divisioni mitotiche dello sviluppo embrionale, ci sarà

una percentuale di cellule con cariotipo normale, e un’altra con cariotipo con trisomia del 21.

Quali saranno le conseguenze cliniche? Dipenderà da quante cellule sono presenti con trisomia

del 21.

Ogni spot luminoso ci presenta un cromosoma 21, tecnica FISH, usata quando si vuole

esaminare il cariotipo a livello prenatale, soprattutto per indagini precoci svolte nei primi mesi,

utilizzabile anche quando le cellule sono ininterfase. Le modalità per diagnosticare a livello

prenatale sono quindi possibili e presenti. (trisomia del 13, sindrome di Patau.)

Abbreviazioni o sigle per descrivere cariotipo:

Esercizio di nomenclatura citogenetica:

1) Delezione terminale del cromosoma 18, sul braccio lungo dalla regione 2-1 fino alla

terminazione del braccio lungo;

2) Delezione del 12 interstiziale, braccio corto 13.1- braccio corto 13.3;

3) Duplicazione sul 14, nella regione del braccio lungo 3 1 fino alla parte terminale del braccio

lungo

4) R sta per ring anello, è il 20, l’anello si ricongiunge nella regione del braccio corto 1-3 con la

regione 1-3 del braccio lungo.

Sindrome 5p

È una sindrome cromosomica che riguarda la delezione del braccio corto(p) del cromosoma 5,

fortunatamente ha un’incidenza molto bassa. Questa sindrome viene denominata “cri-du-chat” e

le conseguenze di tale alterazione sono ritardo mentale e deficit dello sviluppo psicomotorio, è

sindrome cromosomica molto grave e non ci sono cure ad oggi. Nl cariotipo di un soggetto

affetto da tale sindrome si può notare una delezione del braccio corto del cromosoma 5.

Fluoroscence in situ hybridization(FISH):

Negli anni ‘60 avvenne la scoperta del cariotipo, e da esso è stato possibile notare la presenza

di mutazioni grazie a un certo potere di risoluzione, in particolare dal bandeggio che guardiamo

sui cromosomi del cariotipo possiamo individuare mutazioni cromosomiche. Con la fluoroscence

in situ hybridization, abbiamo la possibilità di mettere in evidenza delle mutazioni che con lo

schiacciato del cariotipo non erano visibili, questa tecnica ha un potere di risoluzione di 100

kilobasi, lo scopo di questa tecnica è verificare la presenza di una mutazione attraverso una

molecola sonda di dna che si lega tramite ibridazione al corrispondente al gene mutato, essi

sono complementari e antiparalleli tra loro, infine grazie ai marcatori fluorescenti della sonda

riconosco il legame con il gene mutato e quindi confermo la presenza della mutazione. Ogni

molecola di dna è costituita da due filamenti legati da ponti a idrogeno, pongo in una provetta

molte molecole di dna e posso separare i due filamenti di dna (denaturazione) attraverso

diverse tecniche, l’abbassamento del ph creando un ambiente acido, innalzando il ph creando

un ambiente alcalino o aumentando la temperatura. Dopo di che da ogni molecola di dna

ottengo i due filamenti separati(denaturati), successivamente se intendo sapere se qui è

presente una regione che mi inte