Basi cellulari e genetiche della medicina - BCGGM

CROMOSOMA

-------------------------------

-QUANTI GENI NEL GENOMA UMANO ? ----25000 GENI.

-1,5% sono CODIFICANTI (producono mrna che vengono tradotti)

-3,5% sono CONTINENTE RNA (producono RNA di regolazione)

- Il resto INTRONI (non codificanti)

---> Vi sono segmenti intronici molto conservati tra l uomo e il topo pertanto NON SONO INUTILI e

avranno qualche funzione se hanno resistito all evoluzione.

-------------

[ è importante sottolineare che la complessita di un organismo NON DIPENDE dalla dimensione

del proprio genoma o dal numero di geni]--> vi sono organismi poco complessi con genomi

ENORMI.

--> ATTUALMENTE SI PUO AVERE UN SEQUENZIAMENTO PERSONALE del genoma proprio,

con costi in continua riduzione e sempre inferiori.

--------------

[MALATTIE GENICHE]

3 categorie

-MONOGENICHE O PUNTIFORMI --> Dovute alla mutazione di un singolo gene

-CROMOSOMICHE--> Dovute all alterazione di un ASSETTO CROMOSOMICO o un

CROMOSOMA INTERO

- MULTIFATTORIALI --> DOvute a interazioni tra GENI+AMBIENTI --> In questo caso i geni non

sono mutati ma sono solo leggermente diversi in certi punti, fenomeno chiamato

[POLIMORFISMO] genico.

. L' eta di comparsa puo essere ESTREMAMENTE VARIABILE

--> Il fatto che una malattia sia genetica non vuol dire che sia contemporaneamente CONGENITA,

puo insorgere in futuro ad esempio COREA DI HUNTIGTON.

18-12-2013

[GIACHINO]

[POLIMORFISMO]---> si ha polimorfismo quando la variazione genica supera l 1%

---> è diverso da mutazione in quanto ha frequenza maggiore di 1%

--> Spesso è dovuto alla modificazione di un SINGOLO NUCLEOTIDE (puntiforme)

.Nel genoma si identificano alcuni SITI POLIMORFICI FISSI che come bandierine marcano il DNA

di ciascun individuo.

.[SNP] polimorfismi di un singolo nucleotide --> SONO I PIU DIFFUSI

esempio: 96% normale 4 % polimorfica

---> possono essere in ETEROZIGOSI (un allele polimorfico e uno no ) o OMOZIGOTI (entrambi

polimorfici )

RARAMENTE GLI SNP sono causa diretta di patologie ----> MOLTO PIU SPESSO sono

[ELEMENTI PREDISPONENTI] per alcune malattie complesse o multifattoriali .

---> Causano condizioni che PREDISPONGONO ALLA MALATTIA .

---> Solitamente sono NEUTRALI

Quando sono dannosi causano :

- stop

-perdita di stop

-frame shift

-delezioni

-perdita di siti splicing

.La [PARTE VARIABILE] del patrimonio genetico da individuo a individuo è circa del 0.1% , in

comune abbiamo il 99,9%.

---------------------------------------

[VARIAZIONI IN ORDINE DI NUMEROSITA ]

-SNP--> piu diffusi

-piccole delezioni

.SNR MICROSATELLITI

.GENI RIPETUTI in copie diverse da individuo a individuo

.GRANDI INVERSIONI

.Geograficamente la frequenza di alcuni alleli CAMBIA IN MODO IMPORTANTE

----------------

[MUTAZIONI]

.Sono essenziali e necessari all evoluzione per consentire SELEZIONE NATURALE

.Se avvengono nelle cellule della linea germinale sono trasmissibili EREDITARIE

.se avvengono nella linea somatica causano patologie ma NON EREDITARIE

[MALATTIE MONOGENICHE ] o mendeliane

.Conosciamo circa 2800 malattie monogeniche

. di circa 1800 invece conosciamo LOCUS ma non l esatto gene che la comporta

MENDEL:

-si basa su 5 osservazioni:

-esistono i geni

- i geni sono in coppie (ALLELI)

-Gli alleli segregano nei gameti

- gli alleli segregano in gameti in modo indipendente

-la fecondazione è casuale.

LEGGI DI MENDEL :

-SEGREGAZIONE:i due alleli segregano nella meiosi in gameti diversi

-UNIFORMITA DELLA PRIMA GENERAZIONE IBRIDA

rapporti matematici

-ASSORTIMENTO INDIPENDENTE : RrRr x RrRr due doppi eterozigoti le coppie alleliche si

assortiscono indipendentemente

---> Vale solo se NON SONO GENI ASSOCIATI ovvero linked sullo stesso cromosoma .

-------------------------

.Solitamente il DNA con una mutazione viene TRASCRITTO E TRADOTTO ---> DIFFICILMENTE

la mutazione avviene in siti a funzione regolatoria come PROMOTORI--> in tal caso si ha una

variazione nell espressione del gene o una non trascrizione

[TERMINOLOGIA]

-Locus: posizione di un gene sul cromosoma

-ALLELI: forme alternative dello stesso gene

.omozigote : 2 alleli uguali

.eterozigote: 1 allele di un tipo uno di un altro

.[eterozigoti composti] : 2 ALLELI MUTATI MA DIVERSI FRA LORO

ESEMPIO:

Gene per la BETAGLOBINA

6 CODONE

.ALLELE I GAG acido glutammico ALFA

.ALLELE 2 GTG Valina ---> ANEMIA FALCIFORME

.ALLELE 3 AAG LISINA --> GENE CRISTALLINO

.Portatore sano Rr

.Probando : individuo punto di partenza sul quale si effettua l analisi

.Genotipo: patrimonio genetico organismo

.Fenotipo : manifestazione in caratteristiche del patrimonio genetico

-ALLELE DOMINANTE: si manifesta in ETEROZIGOSI

-ALLELE RECESSIVO: si manifesta in OMOZIGOSI

-[CODOMINANZA] si manifestano entrambi gli alleli--> ESEMPIO GRUPPI SANGUIGNI.

------------------

[MUTAZIONI PUNTIFORMI] interessano un singolo nucleotide

o poche coppie in taluni casi

si possono classificare secondo logica FUNZIONALE O STRUTTURALE

[FUNZIONALI]

ALLELE:

-[EQUIVALENTE]--> si crea un allele che non causa modificazioni nel fenotipo

-[IPOMORFO]--> si crea un allele che attenua la risposta funzionale della proteina

Generalmente sono RECESSIVI e non si manifestano se non in OMOZIGOSI .

-in casi di [EMIZIGOSI] --> [patologie X linked maschili] si puo manifestare ad esempio

con patologie attenuate --> DISTROFIA DI BEVER

-[AMORFO]: si crea un allele NON FUNZIONANTE e che causa una PERDITA DELLA FUNZIONE

GENICA , come se ci fosse una DELEZIONE ma senza causarla direttamente

.Solitamente sono RECESSIVI e si manifestano solo in omozigosi OPPURE NEGLI

ETEROZIGOTI [APLOINSUFFICIENTI]

-[IPERMORFO]: si crea un aumento spropositato della funzione genica . [solitamente dominanti]

-[NEOMORFO] --> si crea un NUOVO ALLELE con nuova funzionalita non prevista

-[ANTIMORFO] --> Si crea un allele che crea un prodotto genico ANTAGONISTA che agisce in

complessi MULTIMERICI PROTEICI (TRIMERI DIMERI ECCETRA)

----------------------------

[STRUTTURALI]

.SOSTITUZIONE ----> mutazione SILENTE , MISSENSO,NON SENSO , perdita di STOP

.INSERZIONI O DELEZIONI---> FRAMESHIFT

.RIARRANGIAMENTI

.AMPLIFICAZIONI [CNV] --> copies numeric variation

-LA MUTAZIONE PIU COMUNE è quella da

CITOSINA----> TIMINA [C-T]--> piu comune

.Favorita dal fatto che la CITOSINA ha una tendenza alla METILAZIONE e viene DEAMMINATA

--> trasformandosi in TIMINA .

ESEMPIO : SINDROME DI [APERT]---> PUNTIFORME GENE FGFR2

CAUSA: mutazione puntiforme di [FGFR2] ---> codifica per un recettore di crescita dei fibroblasti

--> è una mutazione EX NOVO che NON hanno i genitori --> mutazione SPONTANEA a livello di

cellule germinali

SINTOMI: polidattilia ritardo mentale cranio enorme

---> è collegata a altre 2 FORME ALLELICHE alla

SINDROME DI [PFEIFFER] sempre su FGFR2

22-1-2014

. molto spesso una mutazione missenso non è causa di patologia

-------------------------

[SINDROME DI APERT ]

.sinostosi primordiale cranica

. sindattilia

. ipoplasia centro cranico

GENE: FGFR2 mutazione missenso

CROMOSOMA : 10

MUTAZIONE EX NOVO

[CISTEINA --> GLICINA ]

. allelica con sindrome di PFEIFFER E CRUSON

[SINDROME DI PFEIFFERT]

GENE: FGFR2

POSIZIONE : 342

CROMOSOMA 10

[CISTEINA-ARGININA]

[SINDROME DI CRUSON ]

--> cranio alterato, protusione dei bulbi oculari innaturale

GENE : FGFR2

POSIZIONE 342

CROMOSOMA 10

[CISTEINA-TIROSINA]

----------------------

[ACONDROPLASIA]

.arti corti

.abbozzo cranico irregolare

.altezza media 130 cm maschi 125 cm femmine

GENE : RECETTORE FGFR3 per FGF fattore di crescita dei fibroblasti

POSIZIONE : 380

CROMOSOMA 4

AUTOSOMICA DOMINANTE

PENETRANZA COMPLETA --> se presente alterazione genotipica si manifesta sempre

----> con mutazione [FGFR3] è sempre attivo pertanto manda sempre segnale che fa rallentare la

crescita delle cartilagini ---> alterazioni del connettivo

--> è un [ALLELE IPERMORFO] ovvero un allele TROPPO FUNZIONANTE , in modo anomalo,

che è patogenetico

. GLI [FGF] sono circa 9 e hanno 4 tipi di recettori [FGFR]

--> ognuno puo legare uno o piu FGF

. L insorgenza di questa patologia autosomica dominante aumenta con l aumentare dell eta

paterna perche aumenta anche il numero di divisioni cromosomiche dei gameti paterni

------------------

[IPOCONDROPLASIA]

---> forma meno grave della acondroplasia , spesso presenta altezza quasi nella norma e non

viene diagnosticata .

-------------------

.MUTAZIONI [NON SENSO ] ---> generano codoni di STOP TAA TAG TGA

.[FRAMESHIFT]--> Sfasamento della cornice per inserzione di un non multiplo di 3 numero di

triplette --> puo generare codone di stop TAA TAG TGA

-----TRA QUESTE----------------

[SINDROME DI WANDEMBURG]

--> causata o da una [NON SENSO ] o da un [FRAMESHIFT] che genera codone di stop

GENE : PAX3

AUTOSOMICA DOMINANTE

PENETRANZA INCOMPLETA ---> non sempre si esplica nel fenotipo se e presente l alterazione

genotipica

ESPRESSIVITA VARIABILE --> puo esprimersi in diverse forme fenotipiche

.Disordini di pigmentazione

.sordita

.anomalia dei tessuti relativi e derivanti dalla [CRESTA NEURALE]

. Lateralizzazione dell ASSE DI SIMMETRIA

. ETEROCROMIA OTTICA tipicamente MARRONE AZZURRO

[PAX3] controlla CRESTA NEURALE e migrazione dei MELANOCITI -> ANOMALIE DI CRESTA

NEURALE E TESSUTI DA ESSA DERIVANTI

--> PROBLEMI ALLA PIGMENTAZIONE E ALL UDITO

-----------------------------

[MUTAZIONI SITI SPLICING ]

. mutazione che avviene a livello di siti di splicing .

----> puo causare : - PERDITA DI ESONI

- RIARRANGIAMENTO CASUALE DI ESONI che non dovrebbero stare vicini

SPESSO DOVUTA A INSERZIONE DI SEQUENZE [G-T]

--> AVVIENE MOLTO SPESSO IN REGIONE [+1 +2 ] e [-1 -2 ] RISPETTO AL GENE

---------TRA QUESTE ------------------

[PROGERIA ]

.si manifesta con INVECCHIAMENTO PRECOCE , CALVIZIE , ICTUS , INFARTI , patologie

tipiche dell eta avanzata

---> ASPETTATIVA DI VITA : 13 anni

GENE : per [LAMINA A ]

AUTOSOMICA DOMINANTE

EX NOVO --> perche ovviamente data l aspettativa di vita gli individui non si riproducono

DOVUTA A [INTRODUZIONE DI UN SITO DI SPLICING G-T] che causa la PERDITA DI 50

AMMINOACIDI della parte funzionale della proteina

---> la [LAMINA A ] si trova all interno del nucleo --> Crea uno scheletro a 13 nm

---> LA PROGERIA consiste in un alterazione della lamina A --> il nucleo appare [GLOBOSO] e

innaturale .

Attualmente sono in studio terapie basate su inibitori di enzimi che potrebbero far riacquistare al

nucleo forma normale --> non si sa quanto siano efficaci per il regredire della patologia

-------------------------