Appunti di mutagenesi

MUTAZIONE GERMINALE:

interessa uno o 2 gameti o

il processo di formazione dello zigote e quindi si ripercuote in tutto l'organismo punto

la mutazione si diffonde.

Ci sono mutazioni che variano a seconda di dove si manifestano:

- SILENTI: Si manifestano lontano da un gene o in regioni non trascritte.

- CON EFFETTO GENICO: Alterano il cambiamento della funzione igienica ed esso

può avvenire in 2 modi:

- Loss of function: Si riduce si perde la funzione.

- Gain of function: viene aumentata la funzione igienica e può essere un

effetto benefico.

EPIGENOMA

Comprende meccanismi che fanno variare la funzione igienica senza alterare la

struttura del DNA. quello più importante è la metilazione del DNA. possono per

mettere di programmare l'espressione genica in maniera differenziale. Il genoma di

tutte le cellule dello stesso individuo sarà uguale e ci sarà un momento durante lo

sviluppo dell'embrione in cui si formeranno dei geni che poi svilupperanno qualcosa e

questo fatto ecco ordinato da alcune cellule. L'insieme delle cellule che attivano un

programma genetico in quel momento sono l’EPIGENOMA.

Il genoma è sempre lo stesso tra i tipi cellulari, mentre l’epigenoma è diverso.

GENOMA EPIGENOMA

Costante tra i tipi cellulari Differente tra i tipi cellulari

+ Protetto - Protetto

- Suscettibile ad alterazioni + Suscettibile ad alterazioni

indotte indotte

Le EPIMUTAZIONI Sono anormalità di uno o più meccanismi epigenetici presenti in un

sistema cellulare. Sono potenzialmente trasmissibile da una cellula parentale ad una

cellula somatica e germinale. E se possono essere la metilazione del DNA, le

modificazioni degli istoni, le interazioni proteine DNA e un interazione proteina

proteina. Esistono 2 classi epimutazioni:

- PRIMARIE: difetto che interessa un meccanismo epigenetico ed è ereditabile.

- SECONDARIE: Zione di un gene coinvolto in un meccanismo epigenetico,

tramissione tramite mitosi E meiosi.

TIPI DI MUTAZIONI

Le 3 classi principali di mutazioni del materiale genetico sono:

1. PUNTIforme: sequenza nucleotidica

2. Cromosomica: struttura dei cromosomi

3. Genomica: numero dei cromosomi

la mutazione puntiforme si può attuare per fare una sostituzione di basi (transizione

purina pirimidina, trans versione), si possono avere la perdita OL'aggiunta di uno 3

nucleotidi (inserzione, del lezione), poi fine mutazioni dinamiche per espansioni di

triplette.

come avvengono i cambiamenti della sequenza di basi? Ci sono dei meccanismi

molecolari come la deaminazione delle basi cioè la perdita del gruppo amminico, che

danno origine ad altre basi modificate cambiando la specificità di accoppiamento.

Sono eventi spontanei che si traducono in eventi che possono formare mutazioni. Un

altro fenomeno è la tautomeria, cioè passare da forma chetonica forma enolica

cambiando la specificità dell accoppiamento. CI possono essere anche errori nella

replicazione, ci sono correttori di bozze ma un minimo di errore c'è sempre. l'ultima

possibilità sono gli elementi trasponibili virgola che sono quasi il 50 per 100 del

genoma umano si inseriscono all interno dei geni nei bloccano la trascrizione.

MUTAZIONI CROMOSOMICHE

Le mutazioni cromosomiche interessa Un cromosoma, una parte, o tutta la famiglia

cromosomica, a differenza delle mutazioni geniche interessano più cromosomi. Quelle

igieniche non sono invece osservabili al microscopio. Le mutazioni cromosomiche

riguardano principalmente la struttura e il numero del cromosomi e si dividono in:

- COSTITUZIONALI: soprattutto in cellule germinali.

- ACQUISITE: Nelle cellule somatiche virgola e generano neoplasie.

Non tutte verranno tramandate perché c'è circa il 50 per 100 degli aborti (di cui 60 per

100 anomalie numeriche e 40 percento anomalie strutturali).

Nelle ABERRAZIONI STRUTTURALI si ha l'alterazione della struttura del cromosoma

e la rottura può essere sia singola elica che a doppia elica, perdendo rispettivamente

parte o tutto il DNA. possono essere suddivise in:

- Cromatiche: solo un cromosoma è alterato

(dopo G2)

- cromosomiche: entrambi cromatidi sono

alterati (prima della sintesi)

oppure possono essere classificate in:

- Stabili: sono tramandabili.

- Instabili: la cellula non può dividersi.

- Bilanciate: non c'è perdita o acquisto di segmenti (inversione / traslocazione)

- Sbilanciate: perdita o acquisto dei segmenti cromosomici (delezioni /

duplicazioni).

Questo tipo di aberrazioni possono essere viste al microscopio colorando i cromosomi

(i gap risultano essere le porzioni più chiare), i break invece è quando si rompono

entrambi cromatidi (frammento).

Le ABERRAZIONI DA DELEZIONE Possono essere:

- Delezione terminale: frammento perso (cromosomico o cromatidico)

- Delezione interstiziale: frammento interno staccato (estremità ricongiunte)

- Cromosoma ad anello: riunione delle estremità del frammento cromosomico con

il centromero.

A seguito di queste alterzioni la cellula muore.

Si possono formare strutture particolari come il

quadri radiale asimmetrico, quando 2 DSB su 2

cromatidi diversi effettuano uno scambio

reciproco formando una struttura a croce.

Se si ha una traslocazione reciproca, i 2

cromosomi si scambiano il frammento e allora

si crea un cromosoma solo ereditabile e un

cromosoma più piccolo che viene perso (si

formano 2 triadi).

si può creare senno un'altra

trasformazione tra un cromosoma

Acentrico e uno dicentrico (cromosoma

a caramella), che durante l'anafase se

si spezza produce cellule che hanno

delle delle delezioni.

Le ANOMALIE NUMERICHE Invece interessano un intero set cromosomico e possono

essere:

- Poliploidie: multiplo intero dell assetto cromosomico aploide. esse possono

essere:

- Triploidie: quando un 2n si fonde con un n

- Tetraploidie: duplicazione senza divisione cellulare

- Endoreduplicazione: duplicazione DNA senza perché questa viene

raggirata ( la cellula passa da G2 a G1 senza virgola e il corredo

cromosomico alla fine doppio, nell uomo non è supportata).

- Aneuploidie: perdita o acquisto di pochi cromosomi. Possono essere:

- Monosomie (2n-1): Perdita di un cromosoma per errore nella

segregazione

- Trisomie(2n+1):acquisto di un cromosoma

- Tetrasomie (2n+2):acquisto di 2 cromosomi

la sindrome di Down è compatibile con la vita perché c'è doppia copia del cromosoma

21, ma 21 e 22 sono quelli più piccoli, le altre sindromi invece non sopravvivono

perché c'è tanto e squilibrio genico, ma quelle più rilevanti sono legate al sesso. Quelle

sessuali sono più tollerate.

I meccanismi con cui si presentano le aneuploidie sono dovuti a:

- non disgiunzione: mancata separazione dei cromosomi omologhi o dei cromatidi

fratelli (in genere nella prima divisione meiotica).

- Perdita cromosomica: ritardo migratorio durante l’anafase, quindi il cromosoma

può essere perso durante la divisione.

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LESIONI AL DNA E RIPARAZIONE

Le lesioni al DNA attivano i sistemi di riparazione, ma essi possono non svolgere

correttamente la correzione, oppure non attuare la correzione. Come operano questi

sistemi di riparazione? Interagiscono con la replicazione del DNA e con la loro

ricombinazione (legata alla segregazione). ci deve essere fedeltà replicativa legate al

sistema di correzione efficiente.

I SISTEMI DI RIPARAZIONE si classificano in vari modi:

- Riparazione diretta: corregge direttamente la lesione

- Riparazione appaiamenti errati

- Riparazione per escissione: la parte con la lesine viene eliminata

- Riparazione replicativa: interessa solo il momento della replicazione

- Riparazione DSB

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1. RIPARAZIONE DIRETTA

I 2 esempi che si possono riportare sono la foto riattivazione dei dimeri di piridina e

la dealchil'azione delle basi. nel primo caso la luce bianca dà origine ad un anello

ciclo bUtanico a partire da 2 anelli virgola e la riparazione consiste nel far tornare

l'anello in forma originaria.

2. APPAIAMENTI BASI ERRATI

Interviene nella fase di replicazione del DNA, le polimerasi replicative hanno attività

di correzione delle borse, ma ogni tanto qualche errore avviene in questo caso

interviene il sistema MMR (mismatch repair), che corregge gli inserimenti anomali

della polimerasi. questo sistema negli eucarioti superiori e nell uomo è composto da

2 subunità: MutSA e MutSB ed essi servono per il riconoscimento della lesione, poi

c'è un complesso in grado di processare la lesione. MutSA Riconosce le eliche

inserite in un correttamente, invece per le inserzioni ol é delezioni di più di 3

nucleotidi interviene MutSB (inserzioni o delezioni a seconda che sia un elica

stampo o un'elica nascente). inserzioni o delezioni di più di 3 nucleotidi danno

origine a strutture anomale come anse o forcine STR (short tandem repeat: Corte

sequenze di DNA ripetute; Si chiamano micro satelliti se vanno da 2 a sei nucleotidi,

oppure mini satelliti se sono analoghi ma più lunghi di 15 nucleotidi). quando c'è la

predominanza di una base, la polimerasi aggiunge delle basi corrette ma più avanti

di dove doveva iniziare, creando un ansA.

se sono presenti basi modificate o danneggiate può intervenire MutSA.

il sistema MMR può rimuovere il pezzetto di di Enea contenente l'alterazione,

interviene ora la polimerasi e riempie il buco, poi Lega il nuovo tratto. Nelle regioni

micro o mini satelliti, il fatto che si formino lanze o forcine che non vengono riparate

può generare un fenotipo mutatoRE (70%). NELL ALTRO 30% potrebbero esserci

delle epi mutazioni.

3. RIPARAZIONE PER ESCISSIONE

Ci sono 2 sistemi per quanto riguarda questo tipo di riparazione:

- BER: riparazione di escissione delle basi

- NER: riparazione dei tratti di DNA con lesioni voluminose.

Per quanto riguarda BER, Le basi alterate perdono il legame con lo zucchero e si

crea un sito liberO. le alterazioni delle basi comprendono:

- modificazioni spontanee

- lesioni ossidative

- prodotti alchilazione

ci sono degli enzimi che riconoscono le alterazioni (DNA glicosidasi). Nel DNA ce ne

sono 16 e i più importanti sono 8-oxoG glicosidasi e uracil DNA glicosidasi

(Quest'ultimo nel caso della deaminazione della citosina). la scissione avviene

grazie a AP-endonucleasi, mentre la sintesi e la saldatura avvengono tramite DNA

polimerasi e ligasi. Questa polimerasi si chiama beta ed esclusiva per la correzione.

cosa succede se i componenti di questo sistema di riparazione non funzionano?

- Una mutazione del gene