Appunti di Genetica I

Caso di dominanza

Questo caso di dominanza può esprimersi in vari modi:

• Una nuova funzione è risultato di over-espressione. Come PMP22, codifica proteina nei nodidi mielina, trasmissione nervosa. Se la mutazione causa incremento di copie del gene,mutazione rara; ne deriva un aumento di produzione di PMP22, causa la malattia geneticaneuromuscolare, malattia di Charcot.
• Abbiamo casi di acquisto di funzione, dove la funzione acquisita è totalmente nuova rispetto al gene iniziale: come la mutazione allele P1: normalmente l'attività del gene P1 è proteggere gli alveoli polmonari; l'allele P1 acquisisce la facoltà di legare la trombina, essenziale per innescare la coagulazione; ciò compromette la coagulazione. Ecco che abbiamo emorragie molto più presenti.
• La mutazione può mutare un recettore in forma attiva: non riesce più a legare. Come la malattia di Alright, con il recettore che in base al sistema in cui è iperattivo.

causano danni differenti. Anche geni che codificano per canali di membrana possono subire mutazioni che creano nuove funzioni del prodotto genico: ad esempio, il canale di membrana può essere sempre aperto, causando un guadagno di funzione che porta alla dominanza. Allo stesso modo, mutazioni che causano un guadagno di funzione possono portare a mutanti anormali. La dominanza negativa e l'acquisto di funzione hanno punti in comune. Un esempio di malattia causata da una mutazione del gene è l'huntingtina: la mutazione causa la capacità di formare aggregati proteici, ovvero triplette di nucleotidi che, se aumentate in numero, causano la formazione di aggregati proteici tossici. La malattia di Huntington è incurabile e si manifesta molto tardi nella maturità sessuale. Inoltre, possono verificarsi traslocazioni genetiche che portano alla formazione di geni chimerici: in questo caso, il gene mutato è presente solo nei tessuti somatici e può causare la formazione di tumori. Esistono diversi modi in cui una mutazione può essere dominante. Uno di questi è l'acquisto di funzione.

Codificano i fattori di crescita: recettori di membrana FGF che reagiscono con ligandi. Sono state trovate mutazioni in ambito di displasie, mutazioni dominanti. I recettori hanno parte intracellulare, attività tirosin-chinasica, la regione extracellulare ha un dominio detto immunoglobuline-like, caratterizzato da ponti disolfuro. Diverse mutazioni sono localizzate nella porzione extracellulare, alternando la funzione della proteina, causando una omodimerizzazione costitutiva, indipendente dal legame con i ligandi FGF. L'interazione con il recettore FGF induce una dimerizzazione, essenziale per la diffusione del segnale. Se questa dimerizzazione è costitutiva, abbiamo grandi problemi. Questa omodimerizzazione induce un'attività chinasica costitutiva, non indotta, ecco il guadagno di funzione. L'eritropoietina induce produzione di globuli rossi. Pazienti con poliglobulia, con tanti globuli rossi: ciò è causato da una mutazione nel recettore dell'eritropoietina.

catena interrotta prematuramente; i recettori sono presenti in forma dimerica anche senza eritropoietina, quando di norma si induce una fosforilazione di un fattore trascrizionale, traslocando nel nucleo: tutto ciò innesca la proliferazione cellulare di eritroblasti. Se la dimerizzazione è costitutiva, i globuli rossi saranno sempre prodotti. La poliglobulia dà anche fattori di guadagni, un atleta con poliglobulia ha anche vinto una medaglia d'oro, in quanto i globuli rossi vengono prodotti in grandi quantità sempre. Queste sono mutazioni interessanti nel gene che codifica il recettore per FGF, e mutazioni nel gene che codificano il ligando di questo recettore. Mutazioni in 2 geni diversi possono dare lo stesso fenotipo: ossificazione troppo precoce. Nelle ossa lunghe, nella testa, sono presenti sia cellule che esprimono recettore e ligando. Vediamo il recettore FGF, nei suoi domini: al dominio extracellulare, abbiamo un sito di legame per l'eparina.

che limita la diffusione, di FGF9 viene rilasciato e si diffonde. La presenza di eparina limita la diffusione di FGF9, molecola segnale. Il dominio intracellulare contiene i domini tirosin-chinasici. L'attività chinasica attiva i geni bersaglio del nucleo. Abbiamo mutazioni diverse: mutazioni per il ligando, FGF9, mutazione EKS, mutazione missenso, che causa nel fattore FGF9 alta diffusibilità, causa scarsa affinità di eparina. Quindi, il recettore è molto più eccitato, causando malformazioni a livello del ginocchio e gomito. Abbiamo anche mutazioni per il recettore, aumentando l'incremento per FGF9, ancora abbiamo eccessiva affinità per il ligando, con la medesima patologia. Abbiamo ulteriori mutazioni al recettore, che causa sempre displasia genetica. Mutazioni di questo tipo causano quindi medesime patologie, ossificazione prematura. L'osso in equilibrio porta cellule osteogeniche, ma anche cellule compatte, ossificate. Queste

Mutazioni causano il nanismo, mutazioni nel FGF3 si ritrovano appunto nel nanismo. L'ossificazione è prematura, la proliferazione delle cellule è incorretta, con l'osso tuttavia funzionante, solo troppo corto. Il recettore di FGF3 causa autosfoforilazione del recettore. Queste mutazioni causano attività chinatica incrementata: ciò lo vediamo da esperimenti che confrontano l'autofosforilazione, western blot. Proteine disposte in gel elettroforetico separano le proteine, poi marcate con anticorpo: si evidenzia una banda, la forma fosforilata si vede essere più abbondante nella specie mutata. Piuttosto che saggio WilSchift, sonda di DNA marcata, che contiene il fattore. L'effetto della mutazione è aumentare la fosforilazione: FGR attiva la divisione cellulare di cellule osteogeniche, attivando la traslocazione al nucleo di STAT1. Si induce quindi il gene p21; p21 codifica un regolatore negativo della divisione cellulare, soppressore tumorale.

anti oncogeno. p21, quindi agisce negativamente sulla proliferazione cellulare. Una cellula normale è anti-p21, quando p21 è indotto, la cellula smette di proliferare. Cellule mutate, si riempiono prematuramente di p21, si arresta la crescita dei condrociti. La malattia causa l'arresto prematuro dei condrociti.

Mutazioni di elementi regolatori

Il gene è definito dalla sequenze codificante, ma anche dagli elementi regolatori; mutazioni di elementi regolatori possono dare fenotipo differenti da mutazioni per sequenze codificanti.

Vediamo l'esempio di SOX9 che codifica per un fattore trascrizionale. Mutazioni che decrementano la produzione di SOX9, causano femminilizzazione nei maschi e displasia campo-medica, nelle cartilagine. Queste mutazioni sono aplosufficienti. Abbiamo anche altre mutazioni in SOX9, in regioni molto distanti da SOX9. Un elemento repressore di SOX9: in corrispondenza di questa regioni abbiamo riarrangiamenti, che comportano sullo stesso

aumento di attività di SOX9 (ovvero, perdere il soppressore, causa incremento di SOX9). Troppa attività di SOX9 causa maschilizzazione di femmine: questa è una mutazione dominante per guadagno di funzione. Sotto vediamo i geni globinici adulti. Normalmente i geni si esprimono in età adulta e dello sviluppo. La regione LCR controlla i geni, perché delezioni di LCR causa non funzionamento dei geni globinici: mutazione recessiva, aplosufficienza. Abbiamo altre mutazioni recessive, come la talassemia; causata da un codone di stop prematuro. La terza mutazione consiste nella regione del promotore dei geni gamma-globulinici. Mutazioni che causano il promotore ad essere molto attivo anche dopo la nascita. Cambiano i legami, quindi permettendo al promotore di restare attivo anche dopo la nascita. Se il promotore è troppo funzionante, il promotore per l'altro gene funziona di meno. LCR si associa ad uno dei promotori, non entrambi, maggiore.associazione ad uno, implica minore associazione per l'altro, beta meno associato. mutazione dominante, guadagno di funzione. Questa iperattività del promotore gamma è benigna, che può mitigare la talassemia se presente: la maggior sintesi di catene gamma, mitiga la patologia. Qui ancora esempio sull'aniridia del gene Pax6, in suoi elementi regolatori. Mentre la polidattilia è causata da mutazioni su enhancer del gene Sonic hedgehog. Questi esempi fanno capire come mutazioni in elementi regolatori causano malattia, ecco quindi che la definizione di gene si amplia agli elementi regolatori. Quindi riassumiamo gli esempi di dominanza. L'acquisto di funzione può assumere diversi gradi, da normale ad aumentata, il gene può essere amplificato o iperstimolato, causando attività aumentata, ecco dove sta la dominanza. Mutazioni sul gene SOX9 possono causare conseguenze molto differenziate; aumento di attività causa maschilizzazione.

decremento di attività causa femminilizzazione. Il cromosoma Y determina il sesso maschile, perché ospita un gene, che da solo riesce ad impartire lo sviluppo sessuale maschile; si è visto come topi maschi, geneticamente modificati in XX, portavano un tratto di cromosoma Y, proprio quel gene determinante il sesso: quindi, topi transgenici, pur XX, ma portanti quel tratto, si sviluppano comunque maschi. srY, nome del gene in questione, codifica fattori trascrizionali, tra i bersagli trascrizionali abbiamo SOX9. srY è attivo nella gonade primordiale, indifferenziata, si attiva nel lignaggio cellulare che supporta lo sviluppo delle cellule germinali (cellule del Sertoli e cellule di Leydig), cellule di supporto. srY innesca la differenziazione, che poi attiva la trascrizione di SOX9: quando SOX9 viene attivato, si differenziano in cellule del Sertoli, se non viene attivato si differenzia in cellule follicolari. Se viene represso l'inibitore di SOX9, esso stimola

cellule del Sertoli anche in individui XX; mentre mutazioni di SOX9, che ne mitigano e riducono l'azione, abbiamo femminilizzazioni in individui XY.

Lezione di Genetica, di Lorenzo Di Palmaa

RET codifica un recettore di membrana; monomeri di RET eterodimerizzano con GDNF o NTN, due recettori che associati a RET possono interagire con i ligandi. Questa interazioni attiva un segnale. Questi ligandi sono molto importanti, fattori di sopravvivenza, per gangli del sistema simpatico. Mutazioni di RET, possono dar luogo a diverse patologie ereditarie. Per mutazioni perdita di funzione di RET, abbiamo aploinsufficienza, mutazione dominante, malattia di Hirschsprung, perdita di funzione dei gangli intestinali. Abbiamo anche mutazioni tumorali, trovati in carcinomi della tiroide e surrene, mutazioni MEN: mutazioni missenso sono acquisto di funzioni, causano attività costitutiva del recettore RET; ma causano anche perdita di funzioni. Questa versione mutata di RET ha

attività costitutiva nel RET, ma anche ridotta produzione della proteina mutata in membrana: la funzione è costitutiva, ma comunque non sufficiente per