Variabilità genetica

LA VARIABILITÀ GENETICA

Ognuno di noi ha un DNA diverso, siamo tutti diversi tranne gli omozigoti.

Quando diciamo che abbiamo un diverso genotipo non vuol dire che abbiamo geni diversi ma vuol dire che abbiamo

varianti diverse che si trovano nello stesso gene.

Questo concetto di varianti diverse che si trova nello stesso gene ci sarà più chiaro quando offronteremo il discorso degli

allevi, per cui il mio genotipo e geni che si trovano all’interno del mio genotipo sono uguali per tutti gli esseri umani nel

senso che i geni che codificano il colore degli occhi, per esempio, è sempre quello, uguale per tutti però le varianti che si

trovano all’interno di questo gene sono diverse quindi effettivamente all’interno del gene che codifica per il colore degli

occhi si ha 2 varianti quindi allevi diversi che ci danno il colore diverso degli occhi, ma il gene che codifica per il colore degli

occhi è sempre quello.

A livello mondiale è possibile vedere nelle varie popolazioni queste differenze genotipiche, differenze che derivano dal

colore dei capelli ma a volte dal colore dalla pelle e questo deriva dal nostro background genetico che ci da un fenotipo

completamente diverso; altre volte ci possono essere delle caratteristiche finotipiche che non derivano dai nostri geni ma

soltanto da condizioni ambientali.

Quindi la variabilità che vediamo dagli individui molto è dettato dal nostro background genetico ma anche da quello

ambientale.

La variabilità genetica è molto alta tra l’individui: 85% tra individui, 10% popolazioni che vi vivono in continenti diversi e 5%

tra le diverse specie.

Esiste questa variabilità perchè molto spesso nel nostro DNA si può andare incontro alle mutazione.

La maggior parte delle mutazioni possono essere delle mutazioni:

1. Patogenetiche ovvero che alterano la nostra proteina e quindi possono dare un fenotipo malattia

2. Altre volte queste mutazioni non sono così patogentiche da alterare la proteina ma che in qualche modo possono

trasformare in senso fisiologico il nostro fenotipo.

Le mutazioni sono dei cambi nella normale sequenza o organizzazione del DNA in una cellula per cui sono delle piccole

complicazioni che avvengono all’interno della sequenza del DNA.

Queste mutazioni possono colpire e si ha un fenotipo malattia:

• i cromosomi: si può avere delle modificazioni che colpiscono interi cromosomi, nella struttura quindi mancano pezzi del

cromosoma oppure nel numero, ad esempio la Sindrome di Down dove si ha un cromosoma in più

• Singoli geni: possono essere delezioni quindi l’intero gene può essere deleto e quella è una mutazione mediante degli

errori dove viene a mancare una sequenza del gene o può mancare alcune porzioni del gene ovvero alcuni esoni,

duplicazioni ovvero che può essere duplicato un esone.

• Mutazioni puntiforme ovvero dove si ha il cambio di una singola base e il cambio di questa base all’interno del gene

può alterare o non far produrre per niente la proteina e quindi dare un fenotipo malattia

Le mutazioni possono essere:

1. Mutazioni germinali: colpiscono le cellule germinali ovvero gli spermatozoi o ovocellule; se le mutazioni sono a carico

del DNA che si trova nello spermatozoo o nell’ovocellula sono mutazioni che vengono trasmesse alla progenie che si

troverà in tutte le cellule e tessuti.

2. Mutazioni somatiche: ovvero colpiscono le cellule somatiche quindi sono mutazioni che colpiscono tutte le cellule del

nostro organismo ma non sono trasmissibili nella progenie e avvengono dopo la formazione dello zigote per cui sono

quelle che colpiscono sono a quell’individuo, sono mutazioni che sono confinate in un determinato organo o tessuto.

Mutazioni puntiforme

Sono mutazioni che riguardano una sequenza del gene.

Sequenza wild type ovvero una sequenza normale, senza mutazioni in cui la sequenza viene divisa in triplette e quindi il

codone/tripletta forma un amminoacido.

Mutazione silente ovvero il fenotipo di quel soggetto è un fenotipo normale perchè la proteina è rimasta invariata pur

avendo cambiato un nucleotide in quel codone ma quel codone codifica sempre per lo stesso amminoacido.

Mutazioni missenzo, sostituzione di amminoacido dove è stato inserito un nucleotide diverso per errore durante la

duplicazione del DNA quindi si ha un nuovo codone che non codifica per lo stesso amminoacido ma codifica per uno

diverso. Di solito non sono patogentiche e a volte non altera la proteina ma potrebbero essere mutazioni missenzo

patogentiche quando si trovano all’interno dei siti funzionali della proteina ossi a un sito importanti per far svolgere la

funzione della proteina, se ci sono queste mutazioni la proteina viene prodotta ma non esplica a piena la sua funzione per

cui il fenotipo potrebbe essere un fenotipo malattia grave o un fenotipo che può essere un pò più lieve.

I può avere una seguanza normale in cui si CGA che per errore al posto della citosina (C) viene inserita atenina (T) quindi

TGA, questo codone non codifica per nessun amminoacido ma codifica per un codone stop.

Il fatto di inserire un codone di stop all’interno di una catena amminoacidica significa che si sta interrompendo in maniera

pre matura la formazione di una proteina, questo codone di sto si può introdurre all’inizio della proteina per cui non si forma

per niente, ma che se si dovesse introdurre a metà si ha una proteina a metà che non esplica la sua funzione e quindi

quando ci si trova di fronte a delle mutazioni dovute ad un codone di stop dette mutazioni no senso, sono le mutazioni più

deleterie e il fenotipo che ne deriva è un fenotipo grave perché quella proteina non si forma e si ha la proteina tronca.

Altra mutazione puntiforme è la Frameschift, mutazione più deleteria, in cui per errore viene inserita o viene delta/tolta una

base o due basi purchè non sia un multiplo di 3 e anche queste sono delle mutazioni gravi perché se per errore tolgo una

base si deve ricostruire le triplette e scorre tutto avendo dei nuovi amminoacidi quindi una proteina completamente nuova

ma il più delle volte si forma un codone di stop e funziona nello stesso modo se tolgo due basi.

Se tolgo un multiplo di tre significa che si sta togliendo un’intero codone, se tolgo un codone non si ha lo scorrimento

perché ho tolto tre triplette ma tutto il resto rimane uguale quindi il danno è live o asintomatico quindi la proteina continua a

funzionare nella maniera corretta (uguale se aggiungo).

I geni mutati possono andare incontro a due meccanismi:

1. Perdita di funzione: quando una mutazione puntiforme all’interno della mia sequenza genica non fa produrre la

proteina; può essere dovuto da un codone oppure una mutazione di fremeshift in cui si forma un codone di stop

prematuro e di conseguenza si ha perso la funzione del gene

2. Acquistare una funzione: quando si forma un nuovo prodotto proteico che è completamente diverso da quello originale;

può essere dovuto da una Fremeshift quando non si forma il codone di stop

In entrambi i casi l’effetto fenotipo o è deleterio.

Le mutazioni possono avere effetti diversi:

• mutazioni letali: perché provocano la morte al 100% dei portatori prima della pubertà cioè tutti i soggetti che nascono

che hanno delle mutazioni letali non arrivano ai 13 anni di vita

• Mutazioni subletali: sono delle mutazioni che portano al 50% della morte ai portatori che possono essere portatori di

mutazione

• Mutazioni naturali: non modificano il fenotipo e non la modificano ne in senso positivo ne negativo quindi non

modificano la salute dell’individuo

• Mutazioni vantaggiose: sono favorevoli alla specie, da un punto di vista biologico tutte le mutazioni che favoriscono la

specie sono quelle che aumentano la fitness riproduttiva dei portatori perché se si aumenta la fitness riproduttiva di una

specie queste possono riprodursi e possono tramandare il DNA alle generazioni successive e di conseguenze avere

una specie in grado di non essere sopraffatto dalle condizioni ambientali sfavorevoli

Quindi una mutazione può avere un’ effetto diverso a seconda dell’ambiente in cui uno vive.

Mutazione vantaggiosa

Una mutazione vantaggiosa si dice vantaggiosa quando aumenta le possibilità di sopravvivenza di un individuo in un

determinato ambiente e ne migliora la capacità riproduttiva perché se migliora la capacità riproduttiva degli individui

significa che questa mutazione vantaggiosa può essere trasmessa alla progenie e quindi a loro volta i loro figli porteranno

essere avvantaggiati e sopravvivere in un ambiente sfavorevole.

È una mutazione vantaggiosa quando di pari passi aumenta sia la fitness riproduttiva, perché la possiamo trasmettere la

mutazione vantaggiosa, sia perché ci permette di vivere meglio in un ambiente ostile.

Il concetto di mutazione vantaggiosa è legato molto al concetto di evoluzione.

Un esempio di mutazione vantaggiosa è la talassemia ovvero una malattia che colpisce le cellule alfa o beta dei globuli

rossi, è una malattia autosomica recessiva ovvero affiché un paziente sia affetto deve avere entrambi gli alleli mutati ed è

una malattia che provoca emorragie, morte. La condizione in omozigoti è una condizione letale. Gli eterozigoti per la

talassemia sono dei portatori sani quindi se si ha una sola mutazione non solo malato ma sono un portatore sano, se due

portatori sani si incontrano il 25% dei figli possono ereditare il gene malato.

Allo stato eterozigote la talassemia appare come una mutazione neutra.

La condizione di portatore sano di talassemia protegge della infezione malarica e nelle regioni italiane (esempio la

Sardegna) dove la malaria era endemica la condizione di eterozigote per talassemia ha rappresentato una mutazione

vantaggiosa.

Origini delle mutazioni

Le mutazioni possono essere identificate come:

• spontanee: sono quelle che avvengono spontaneamente a causa di errori nei processi di riparazione o duplicazione del

DNA e quindi sono difficilmente prevedibili perchè se effettivamente sono errori spontanei che avvengono nella nostra

cellula noi non le possiamo prevenire

• Indotte: sono causate dall’azione di sostanze chimiche o agenti fisici e potenzialmente le possiamo prevenire.

La aumentata età paterna è un fattore di rischio per le mutazioni puntiformi ossia quello che si è visto in letteratura

scientifica che gli spermatozoi che derivano dai maschi che hanno oltre 50 anno di età sono portatori di mutazioni

puntiformi di più rispetto ad un soggetto giovane.

Mentre l’ aumentata età materna è un fattore di rischio per le anomalie cromosomiche spesso numeriche dei

cromosomiche.

La riparazione del DNA

Tutte le nostra cellule hanno dei meccanismi di riparazione, che sono dei meccanismi che servo a preven