Fondamenti di genetica, genetica dei microrganismi, genetica delle popolazioni

APPUNTI GENETICA

Queste mutazioni generano quindi in qualsiasi caso una proteina non funzionante.

Effetti delle mutazioni in base alla sequenza modificata:

• fenotipo: dove per fenotipo si intendono le caratteristiche osservabili morfologiche o funzionali di una cellula o di un individuo.
• Sequenze codificanti: possono modificare la proteina.
• Sito di splicing: possono alterare lo splicing dell'RNA. Determinano ad esempio la non rimozione degli introni o la rimozione di interi esoni, ostacolando la maturazione dell'RNA e modificando la proteina.
• Promotore: possono alterare la trascrizione del gene a livello quantitativo, causando ad esempio una over-espressione o una down-regolazione del prodotto genico.
• Sequenza intronica: possibili conseguenze fenotipiche oppure effetti neutri.
• Regioni intergeniche: possibili conseguenze fenotipiche oppure effetti neutri.

Come già visto le

Mutazioni del DNA sono anche alla base delle differenze presenti tra individui della stessa specie, che condividono lo stesso genoma ma che presentano variazioni più o meno estese delle sequenze di DNA.

Ogni mutazione che avviene a livello della linea germinale, trasmessa di genitore in figlio, può portare alla comparsa di una nuova variante del gene, il cui destino varia a seconda del tipo di mutazione: se è neutra o vantaggiosa può diffondersi nella popolazione, altrimenti verrà eliminata.

Quindi per un gene possono esistere delle variazioni tra gli individui di una stessa specie.

Si indicano quindi con alleli le forme alternative di uno stesso gene. I diversi alleli di un gene possono presentare una o più differenze nella sequenza del DNA e possono quindi codificare per una o più varianti di una stessa proteina.

Ad esempio la globina ha diverse varianti tra cui la β-globina e l'α-globina, da due varianti di uno stesso gene.

stesso gene, che rappresentano perciò gli alleli.

Reversione delle mutazioni:

La mutazione è un processo reversibile, infatti un gene mutato può tornare nella sua conformazione wild type in seguito ad un'ulteriore mutazione. Quando viene ristabilito il fenotipo selvatico si parla di reversione.

La reversione può verificarsi secondo due modalità:

Retromutazione: si ha quando la seconda mutazione si verifica esattamente nello stesso punto della prima. Ad esempio la mutazione che avviene per delezione di un nucleotide, può essere annullata con l'inserzione dello stesso nucleotide nell'esatta posizione da cui era stato deleto.

Mutazione a soppressore: si ha quando la seconda mutazione avviene in un punto diverso dello stesso gene, e si parla di mutazione intragenica; soppressione intergenica o in geni diversi e quindi a soppressione.

L'inserzione di un nucleotide in uno stesso gene ristabilisce l'ordine nella finestra di lettura.

questa mutazione non interferirà con il normale funzionamento degli altri tRNA.

Mutazioni spontanee:

Il processo responsabile dell'insorgenza delle mutazioni può avvenire spontaneamente o essere indotto.

Nel caso delle mutazioni spontanee, sono dovute a un errore nella replicazione o errori metabolici durante la crescita o la divisione cellulare. Queste mutazioni si distinguono dalle mutazioni indotte da agenti chimici o fisici, con i quali la cellula entra in contatto.

Solitamente la frequenza delle mutazioni spontanee è molto bassa, negli eucarioti è compresa tra 10^-4 e 10^-6 per gene per generazione. Queste frequenze variano da specie a specie ma anche tra una regione del genoma e l'altra. Ci sono infatti delle regioni del genoma dette "hot spot mutazionali" con frequenze mutazionali molto elevate.

Tuttavia, se in una popolazione si misurano alte frequenze mutazionali, vuol dire che sono esposti a fattori mutageni ambientali.

Le mutazioni

la base o le basi interessate dalla protrusione dell'elica generando una delezione sul filamento neo-sintetizzato. Se questa situazione non viene riparata dagli apposti sistemi del DNA, nei successivi cicli di replicazione la delezione verrà replicata e entrambi i filamenti della doppia elica la conterranno.

Se invece il ripiegamento avviene nel filamento di DNA nuovo, la DNA polimerasi sintetizzerà nuovamente i nucleotidi interessati nella protrusione, generando così una mutazione per inserzione sul filamento di DNA neosintetizzato, che se non riparata permarrà nei successivi cicli di replicazione.

Per quanto riguarda le mutazioni dovute a cambiamenti chimici spontanei, abbiamo la depurinazione e la deamminazione. La depurinazione consiste nella perdita di una base azotata purinica (A o G) dal DNA dovuta alla rottura del legame tra la base e il suo sito apurinico. La deamminazione invece è la rimozione di un gruppo amminico da una base azotata, che può causare la conversione di una citosina in uracile.

Normalmente una cellula di

Il successivo ciclo di replicazione porterà all'incorporazione di adenina nel filamento di nuova sintesi. Le mutazioni della 5-metilcitosina sono riparate meno facilmente, perciò le zone ricche di citosina metilata sono delle hot-spot mutazionali, cioè zone con frequenze mutazionali molto alte.

Mutazioni indotte:

Esistono molti agenti ambientali come sostanze chimiche e radiazioni in grado di danneggiare il DNA. Si dice mutageno un qualsiasi fattore ambientale che aumenta il tasso di mutazione al di sopra di quello spontaneo in maniera significativa.

Analoghi delle basi:

Gli analoghi delle basi hanno una struttura chimica simile a quella delle basi azotate, le DNA polimerasi non sono in grado di distinguere questi analoghi dalle basi normali e vengono pertanto incorporati nel DNA. Il 5-bromouracile ad esempio è un analogo della timina, quando inserito nel DNA può appaiarsi normalmente con l'adenina, ma poiché va incontro a cambiamenti tautomerici, nella sua forma rara si.

Appaia con la guanina, determinando una sostituzione nucleotidica in cui la coppia originale A-T è sostituita da C-G.

Alcuni agenti mutageni possono modificare la struttura chimica delle basi. L'acidonitroso ad esempio rimuove i gruppi amminici dalla guanina, dalla citosina e dall'adenina. La deamminazione della guanina produce la xantina, che pur essendo modificata continua ad appaiarsi con la citosina senza provocare mutazioni. La deamminazione della citosina porta invece alla formazione di uracile che come già visto porta delle mutazioni. Infine la deamminazione della adenina porta la formazione della ipoxantina, che si appaia con la citosina provocando una mutazione per sostituzione. La idrossilammina reagisce con la citosina aggiungendo un gruppo OH. La citosina così generata si appaia con l'adenina, generando una mutazione.

Il brom