Lezione Antropologia 23/09

RIPASSO SUL GENOMA UMANO

Il marcatore molecolare più importante è il DNA che sta nel mitocondrio e quindi non tutto il

genoma è nel nucleo. Questo DNA ha importanti aspetti di carattere evolutivo, strutturale e di

eredità.

DNA contiene le informazioni necessarie per lo sviluppo dell’organismo e le info stanno nei geni,

che solo il 3% è codificante mentre il resto è importante per regolare l’espressione genica e per

dare integrità a cromosomi durante la divisione cellulare.

Il genoma nucleare nostro è lungo 3 miliardi di nucleotidi in forma aploide e quindi in cellule sono

6 miliardi di nucleotidi.

Complesso andare a ricostruire genoma degradato da fossili per risistemarli in modo corretto.

Problema di genomi degradati e ho tecnologie che mi fanno mettere tutto insieme.

Laboratorio di genomica avanzata strumenti che fanno sequenziamenti di questi genomi a sesto

fiorentino.

Interessa all’antropologo il genoma non codificante (97%).

Genoma è organizzato in cromosomi (46 in totale)

SUDDIVISIONE DEL GENOMA

Di tutto il genoma:

• Il 30% riguarda geni legati a sequenze (il 3% sono geni codificanti proteine e il 27% sono

introni, promotori e pseudogeni). È una parte che viene meno analizzata in questo corso.

• Il 70% riguarda DNA extragenetico (il 55% è unico con sequenze uniche che non si ripetono

mentre il 15% è ripetitivo).

SUDDIVISIONE DEL DNA EXTRAGENICO RIPETUTO

Del 15% di DNA ripetitivo:

• Ho una parte è DNA intersperso, ovvero le ripetizioni avvengono in più punti del genoma e

contiene le sequenze SINEs (short interspersed elements, minori di 500 pB) e LINE (long

interspersed elements, maggiore di 500 pB). Anche questo ci interessa poco.

• La parte importante è il DNA ripetuto in tandem (ripetizioni di basi di continuo), che si dividono

in DNA satellite, minisatellite (a sua volta diviso in telomerico e ipervariabile) e microsatellite.

La divisione consiste nella diversa lunghezza di ripetizione.

Il profilo di DNA è DNA microsatellite usato in ambito antropologico forense.

Le regioni codificanti sono importanti perché analizzare le loro caratteristiche ci fa capire il tipo di

evoluzione avvenuta.

Per fare studi di carattere popolazionistisco, ci interessa il DNA extragenico. Perché il DNA

codificante è sottoposto a forze di carattere selettivo (positive restano mentre negative vengono

eliminate).

Uso le regioni non codificanti per fare questi studi perché non sono soggette a pressioni di

carattere selettivo e sono trasmesse tra generazioni per effetto del caso e ci danno più

informazioni riguardo alla popolazione.

DNA è costituto da blocchi di sequenze che possono trovarsi in poche o in molte localizzazioni

cromosomiche differenti.

DNA satellite comprende un grande gruppo di blocchi di DNA ripetuto in tandem con singole unità

ripetute più o meno complesse. Il DNA di questo tipo non è trascritto e praticamente costituisce la

maggior parte dell’eterocromatina del genoma localizzata vicino al centromero.

DNA minisatellite comprende due tipi di sequenze di DNA ripetuto in tandem, non trascritto e

contiene ripetizioni più piccole del tipo precedente.

DNA telomerico sta all’estremità dei cromosomi, ovvero i telomeri, che si riducono nel corso del

tempo.

Come nacque la pecora dolly? Nata già vecchia perché la cellula era vecchia, per un accorciamento

dei telomeri (genoma vecchio).

Il DNA minisatellite era utilizzato al posto del DNA microsatellite e molte di queste sequenze non

sono trascritte e si trovano vicino ai telomeri.

DNA FINGERPRINTING

DNA fingerprinting (impronta digitale, che è unica), DNA riconoscibile come unico e

individualmente. Questa non può essere alterata da alcun trattamento conosciuta.

Il DNA fingerprinting è il DNA che ricaviamo estraendo il DNA microsatellite, che è usato in campo

medico, forense ed evoluzionistico.

DNA microsatellite o STR (Short Tandem Repeat, piccole ripetizioni in tandem e sono 1-6 pB

ripetute da 15 a 50 volte):

• Sono dispersi nel genoma.

• Ho 1 STR ogni 30000-10000 pB.

• Le ripetizioni variano frequentemente e quindi abbiamo un alto grado di polimorfismo, molto

variabile (significa che in una popolazione avremo individui con varie lunghezze/forme). Ad un

certo locus di un cromosoma, posso avere più forme diverse di un STR.

Siccome io eredito i miei cromosomi dai miei genitori, in quella posizione io posso avere il mio STR

ereditato da mio padre e da mia madre. Se i miei genitori hanno in quel locus un STR di lunghezza

e sequenza uguale allora in quel locus l’individuo sarà omozigote; se sequenze diverse eterozigote.

Se i prendo un pannello di x numero di STR a loci diversi possono avere STR del babbo e STR della

mamma.

Se analizzo da 11 a 17 STR io ho il suo profilo genomico di DNA, perché la variabilità è così alta

nella popolazione di riferimento che è impossibile che un profilo genetico possa essere uguale ad

un altro profilo genetico dovuti al caso ad eccezione di profili genetici simili che li abbiamo in

fenomeni di parentela (fratelli) per l’assortimento e segregazione dei vari frammenti genomici.

Questo meccanismo riguarda il DNA fingerprinting, che lo andremo a vedere e analizzare come si

fa, si fa con PCR multiplex, amplificando 17 loci.

I gemelli monozigoti hanno lo stesso profilo genetico STR. Allora c’è tecnologia che misura la

lunghezza ma anche legge la sequenza, perché in un gemello durante la sua vita possiamo aver

avuto mutazioni che hanno cambiato la sequenza.

DNA MICROSATELLITE (STR)

Ho ripetizioni mononucleotidiche che rappresentano lo 0,3 %.

Quelle dinucleotidiche sono molto comuni (0,5% del genoma)

Quelle trinucleotidiche e tetranucleotidiche sono rare e utili per identificare di marcatori

altamente polimorfici.

I microsatelliti stanno all’interno di DNA intergenico, introni ma anche nelle regioni codificanti.

I microsatelliti hanno vantaggi come:

• Sono numerosi

• Equamente distribuiti in tutta la parte eucromatica del genoma

• Altamente polimorfici e quindi sono molto informativi

• Analizzabili facilmente tramite PCR.

Questa è una panoramica su STR e poi ci torneremo su.

Abbiamo parlato di STR e quindi di polimorfismi di lunghezza, con un numero di alleli infinito.