2 parte Zoologia 6

M. GENICA

Consiste nel cambiamento della sequenza di basi in un gene

M. CROMOSOMICA

Implica un’alterazione nella sequenza dei geni di un intero cromosoma

M. GENOMICA

Riguarda variazioni del numero specifico di cromosomi di una cellula

LE MUTAZIONI GENICHE

Sono cambiamenti della sequenza nucleotidica del DNA (sequenza di basi in un

gene)

Di solito sono conseguenza di interferenza di agenti naturali o artificiali in fase

di replicazione del DNA.

Se il cambiamento riguarda una base si parla di mutazioni puntiformi ma può

anche interessare poche basi.

Si possono verificare mutazioni geniche per:

sostituzione di base;

inserzione di base;

duplicazione di base;

delezione (frameshift) di base.

Non sempre tali situazioni comportano l’alterazione o la perdita della funzione

della proteina codificata dal gene mutato.

Una caratteristica delle mutazioni geniche, in particolare di quelle puntiformi, è

la reversibilità cioè la capacità di ridare, in seguito ad una successiva

mutazione, il fenotipo normale. Reversione vera o retromutazione: la sequenza

del gene mutato torna ad essere quella esatta (si ristabilisce oltre al fenotipo

anche il genotipo normale).

Le sostituzioni di base si suddividono in: transizioni: sostituzione di una purina (A, G)

con l’altra purina o di una pirimidina (T, C) con l’altra pirimidina; si mantiene

l’orientamento purina:pirimidina nelle due eliche;

transversioni: sostituzione di una purina con una pirimidina o viceversa;

l’orientamento delle purine e pirimidine nelle due eliche è invertito.

Le sostituzioni di basi possono creare “mutanti”: stesso senso: cambia la tripletta ma

codifica per lo stesso amminoacido, quindi la struttura proteica non cambia e non ha

effetti eclatanti

missenso: inserimento di un aminoacido sbagliato in un polipeptide per cui si ha la

produzione di una proteina difettosa. Si determina una riduzione della funzione e il

fenotipo può essere parzialmente mutato. Es. E. Coli termosensibili (ts) a 42°C;

nonsenso: la tripletta modificata non codifica per alcun aminoacido (codone di STOP)

per cui si ha la produzione di proteine tronche. Fenotipo mutante completo. Se una

mutazione comporta la comparsa di una tripletta nonsenso all’interno della sequenza

dell’mRNA messaggero, questa mutazione si rivela letale.

Le delezioni o inserzioni di una base o poche basi (mai nel numero di tre o multipli di

tre) in : determinano uno spostamento/scorrimento nella lettura del codice genetico

dal sito mutato in poi (mutazioni frameshift); possono portare alla codifica di proteine

diverse nel soggetto wild con potenziale perdita di funzionali del gene stesso perché

possono essere responsabili della sintesi di proteine gravemente alterate

Una delezione (o addizione) di tre coppie di nucleotidi porta alla perdita (o acquisto) di

un aminoacido (o più) nella sequenza proteica senza che nel complesso questa sia

seriamente modificata. La mutazione è detta silente quando porta alla formazione di

una nuova tripletta che codifica per lo stesso aminoacido a causa della degenerazione

del codice genetico quindi non c’è una variazione fenotipica. La mutazione è detta

neutra quando non ha effetto sul fenotipo e passa inosservata. Si ha una mutazione

neutra quando: la tripletta mutata codifica per un aminoacido diverso che però non

altera la funzione della proteina; la mutazione coinvolge un gene che codifica per una

proteina non indispensabile; il gene mutato non si esprime; la mutazione è soppressa

da un’altra mutazione.

Le mutazioni geniche cmq sono:

quasi sempre recessive non dipendenti da fattori mutageni ambientali rare

coinvolgono il sito di 1 solo allele della coppia: eterozigosi

Esempi di mutazioni geniche:

-Anemia falciforme: alterazione dell’emoglobina nella quale a un aminoacido

determinante per la struttura della proteina, ne viene sostituito un altro.

- Talassemia: Mutazione in cui il frameshift (slittamento di basi azotate che provoca la

perdita o l’inserimento di una di esse durante la sintesi proteica) viene letto male.

- Galattosemia: Mancanza dell’enzima che scinde il galattosio che, di conseguenza, si

accumula.

-Fenilchetonuria: Alterazione di un enzima che trasforma un aminoacido A in un altro

B, cosicchè l’aminoacido si accumula nel sangue.

ANEMIA FALCIFORME Mutazione del gene responsabile della sintesi della catena beta

dell'emoglobina. Tale alterazione si traduce in una sostituzione di un amminoacido

(acido glutammico) in un altro (valina) nella posizione 6 della catena polipeptidica che

costituisce la beta globina. Si forma la cosiddetta emoglobina S (HbS), un tetramero

che polimerizza conferendo all'eritrocita la tipica forma di falce. Ma non è solo la

forma a cambiare l’eritrocita ricco di emoglobina S, anche la sua emivita risulta ridotta

e ciò determina il quadro clinico di anemia emolitica cronica.

TALASSEMIA Le Talassemie sono un gruppo di disordini ereditari della sintesi globinica,

dovuti alla difettosa o assente produzione di una delle catene globiniche (alfa, beta,

gamma, delta) che costituiscono le molecole dell'emoglobina umana. • beta-

talassemia gene beta-globinico, localizzato sul crm 11, per meccanismi delezionali o,

più spesso, per mutazioni puntiformi che ne impediscono (b° talassemia) o riducono

l'attività (b+ talassemia), ha come effetto una grave anemia in caso di omozigosi

• alfa-talassemia deriva da una riduzione della sintesi della catena α dell'emoglobina,

presenta un modello ereditario più complesso poiché due geni alfa sono localizzati su

ciascun crm 16

GALATTOSEMIA E’ la mutazione puntiforme del gene GALT che codifica per l’enzima

galattosio-1-fosfato-uridil-trasferasi (GALT), ed è stato localizzato sul crm 9p13. Porta a

deficit degli enzimi del metabolismo del galattosio e limita la conversione del

galattosio in glucosio con l’accumulo del galattosio-1-fosfato. Il galattosio è un esoso

che entra nella composizione del lattosio - zucchero disaccaride del latte (1glucosio

+1galattosio)

FENILCHETUNURIA E’ la mutazione di un gene autosomico recessivo localizzato sul crm

12 (locus 12q24.1), determina l’assenza dell’enzima fenilalanina-idrossilasi che

trasforma la fenilalanina in tirosina con conseguente accumulo nei tessuti e nei liquidi

dell’organismo di fenilalanina (iperfenilalaninemia) e dei suoi prodotti di

trasformazione (acido fenilpiruvico, acido fenillattico, acido fenilacetico, fenilacetil-

glutamina). Tali sostanze inibiscono importanti sistemi enzimatici con gravi

conseguenze soprattutto a carico del sistema nervoso centrale, con notevole

compromissione dello sviluppo intellettivo, fino all’idiozia.

LE MUTAZIONI CROMOSOMICHE

Sono cambiamenti/alterazioni nella sequenza dei geni di un intero cromosoma in

seguito alla rottura in 1 o più punti lungo l’asse del cromosoma stesso con

modificazioni nella sequenza del DNA

Possono portare a modifiche delle dimensioni dei geni e all’ordine dei geni su un

cromosoma e prevedono almeno due rotture e due riagganci all’interno della molecola

del DNA Si dicono mutazioni cromosomiche strutturali (aberrazioni cromosomiche) se

le modificazioni nella sequenza del DNA avvengono lungo l’asse del cromosoma in

seguito ad eventi di rottura del cromosoma stesso. Se gli eventi di rottura sono seguiti

da riunioni e quindi una riorganizzazione strutturale del cromosoma, si parla di

riarrangiamenti strutturali, altrimenti si definiscono delezioni Si possono verificare

mutazioni cromosomiche per:

deficienza o delezione di un tratto del crm;

duplicazione di un tratto del crm;

inversione di un tratto del crm;

traslocazione di un tratto di un crm su un altro crm

Tutte queste mutazioni hanno origine da una o più rotture nel cromosoma. Se una

rottura si verifica all’interno del gene, la sua funzione può andare perduta, quindi i

danni saranno strettamente correlati all’informazione genetica che viene persa.

Delezioni: Provocano la perdita di un breve tratto di cromosoma con cambiamento

nella quantità del DNA. Sia nelle piante sia negli animali queste mutazioni sono vitali

se allo stato eterozigote. Se il tratto perso corrisponde a un allele dominante,

l’eventuale allele recessivo presente sull’omologo normale ha la possibilità di

manifestarsi. Duplicazioni: Consistono in un raddoppiamento di un pezzo di

cromosoma, solitamente breve ma cmq con cambiamento nella quantità del DNA. In

genere non risultano dannose, ma vantaggiose poiché la mutazione aumenta il

materiale genetico

Inversioni: Avvengono per rottura di un tratto di cromosoma che si riaggancia ruotato

di 180°; comportano un cambiamento nell’orientamento di un tratto cromosomico.

Non modificano il numero dei geni, ma la loro sequenza sul cromosoma. Possono

provocare il blocco del crossing-over.

Le inversioni possono essere di tre tipi:

terminali = avvengono in cima o in fondo al cromosoma, quindi il crossing-over non si

blocca,

pericentriche = coinvolgono il centromero (parte centrale del cromosoma) e quindi

bloccano il crossing-over

paracentriche = non coinvolgono il centromero ma bloccano cmq il crossing-over.

Traslocazioni: Sono responsabili dello scambio di pezzi tra cromosomi non omologhi,

implicano un cambiamento nella localizzazione di un segmento cromosomico. Possono

risultare non particolarmente dannose oppure manifestarsi letali. Le traslocazioni

generalmente sono responsabili anche di alcuni tipi di tumori della pelle causati dalle

radiazioni ultraviolette. Non comportano né aumento né perdita di materiale genetico.

Vi sono due tipi di traslocazioni semplici:

intracromosomica (entro un cromosoma): cambiamento di posizione di un tratto

cromosomico entro lo stesso crm;

intercromosomica (tra cromosomi): spostamento di un segmento cromosomico da un

cromosoma ad un altro crm non omologo. questa potrà essere

non reciproca: con trasferimento da un cromosoma ad un altro

reciproca: con scambio di segmenti tra due cromosomi

La traslocazione Robertsoniana 1/29 Definita anche fusione centrica, è l’aberrazione

cromosomica più studiata e diffusa e nei bovini è presente soprattutto nelle razze da

carne

Consiste nella fusione di due cromosomi acrocentrici ai centromeri con formazione di

un cromosoma metacentrico o submetacentrico e di un piccolo elemento

eterocromatico che presumibilmente si perde nelle susseguenti divisioni.

Scoperta da Gustavsson nel 1964 durante un’indagine cariologica condotta su 2045

animali di razza Bianca e Rossa Svedese e Frisona Svedese. Furono evidenziati 3

diversi assetti cromosomici: 2n = 60, 2n = 59 (portatori eterozigoti) e 2n = 58

(portatori omozigoti). Affinate le tecniche di ban