Genetica ed epigenetica

Meccanismo di pairing

I due cromosomi X si possono appaiare tra loro e questo permette la conta dei trascritti. Il meccanismo secondo cui viene misurato quanti cromosomi sono presenti è quello di contare la quantità di trascritti presenti alternativi a Xist, e cioè Tsix o Xite. In questa regione avviene l'appaiamento dei cromosomi X e si riesce quindi a valutare la quantità dei trascritti presenti nella regione Tsix e Xite. Attraverso una selezione casuale il gene Tsix viene spento o preservato, se viene formattato correttamente, il testo fornito dovrebbe apparire così:

Spenta latrascrizione del gene Xist prende il sopravvento perché i due trascritti sono in direzione antiparallela. Solo il cromosoma con inattivazione di Tsix e attivazione di Xist viene reso inattivo attraverso la grande produzione di Xist che riveste il cromosoma X dando il corpo di Barr, viceversa se Tsix rimane acceso questo impedisce la abbondante trascrizione di Xist e fa rimanere attivo il cromosoma. All'inizio del processo di inattivazione del cromosoma X ci deve essere il pairing, ovvero l'associazione tra i due cromosomi X per fare la conta e poi avviene l'inattivazione di uno dei 2. Nella fase S il cromosoma X inattivato ha una localizzazione perinucleare mentre nelle altre fasi del ciclo cellulare (G1, G2 ed M) c'è una riduzione di questa localizzazione perinucleare. L'inattivazione a livello delle cellule embrionali femminili avviene in modo casuale, sia l'allele materno che paterno hanno la stessa possibilità di essere inattivati.

Questo avviene per tutte le cellule tranne che per gli annessi extraembrionali dove verrà inattivato sempre il cromosoma paterno, gli annessi extraembrionali sono quelli che formeranno l'amnios, la placenta e il cordone ombelicale.

Abbiamo quindi successivamente il meccanismo di diffusione dell'inattivazione che prevede che dopo la scelta dell'X da inattivare, l'RNA di Xist lo rivesta (corpo di Barr) e si attivi un meccanismo di repressione trascrizionale con modificazioni post traduzionali, in questo caso c'è un arricchimento sul cromosoma X che viene inattivato di metilazione in k27 dell'istone H3. Questo avviene ad opera delle proteine polycomb che sono in grado di reclutare altri complessi attraverso il codice istonico.

Avremo:

• trimetilazione di k27
• ipometilazione in k4
• ipermetilazione in k9
• ipoacetilazione in H3 e H4

In ultimo abbiamo il meccanismo di conservazione della preservazione dello stato inattivo grazie al reclutamento della

variante istonica macroH2A. Questo reclutamento di macro H2A può avvenire solo dopo l'inattivazione del cromosoma X perché ha un ruolo di mantenimento dell'inattivazione piuttosto che di iniziazione. preservare l'inattivazione.

LUNGHEZZA E RUOLO DEI TELOMERI NELLE PATOLOGIE UMANE. RNA chiamato TERRA o TelRNA il cui ruolo è molto importante nel controllare la lunghezza telomerica. La trascrizione di TERRA o TelRNA parte a livello delle regioni subtelomeriche e la sua espressione viene controllata attraverso diversi meccanismi che includono sia la stabilità dell'mRNA stesso sia meccanismi epigenetici che consistono in metilazione del DNA piuttosto che metilazione delle code istoniche.

La presenza di questo RNA non codificante è fondamentale non solo per mediare la nucleazione di uno stato eterocromatinico silenziato e quindi reclutare le proteine coinvolte nel silenziamento genico ma anche per impedire l'attività della telomerasi.

cellule che siano integre. La telomerasi è espressa e consente un ipotetico numero illimitato di replicazioni;

- L'espressione della telomerasi è anche visibile nella linea germinale e quindi nelle cellule primordiali germinali per consentire agli spermatozoi e agli oociti che formeranno gli zigoti di avere un contenuto genomico corretto.

La lunghezza dei telomeri è molto importante perché il loro accorciamento genera instabilità genomica e fa sì che diventino regioni altamente reattive, all'accorciamento dei telomeri vengono associati anche meccanismi di danno al DNA e ricombinazione genica con fusione dei vari telomeri.

In una buona parte dei tumori umani (cioè il 5%) si è osservato che la lunghezza dei telomeri non è mantenuta grazie all'espressione della telomerasi ma tramite la pathway ALT: caratterizzata da telomeri di lunghezza diversa ed eterogenea, meccanismo alternativo di allungamento dei telomeri.

Il meccanismo attivato consiste nella replicazione del DNA mediato dalla ricombinazione che sfrutta come stampo un DNA telomerico circolare. I tumori che sono in grado di attivare questo tipo di meccanismo sono i tumori di origine mesenchiamle o neuroepiteliale. repressione oncosoppressori ed attivazione oncogeni.

Patologie

La lunghezza dei telomeri può essere associata ad alcune patologie, per esempio in cellule con perdita della telomerasi si osserva un invecchiamento precoce.

Questo succede nella discheratosi congenita: è una patologia rara (1 caso su 1 milione) in cui si hanno i telomeri accorciati, è caratterizzata da pigmentazione anormale della pelle, distrofia delle unghie e lucoplachia delle mucose.

Una seconda patologia associata ad una regolazione strutturale non corretta delle regioni telomeriche è il ritardo mentale idiopatico che affligge circa il 3% della popolazione generale e circa il 15% di questi casi sono spiegati da aberrazioni cromosomiche.

Nel 2% dei casi clinici che hanno un ritardo mentale medio quello che si osserva è che ci sono abnormalità delle regioni subtelomeriche e queste possono essere osservate su tutti i bracci dei cromosomi; gli sbilanciamenti subtelomerici sono di diverso tipo e possono includere delezioni, duplicazioni, traslocazioni non bilanciate o riarrangiamenti complessi che possono estendersi a diverse dimensioni di paia di basi, in genere il 50% degli sbilanciamenti subtelomerici è stato associato a casi familiari.

Distrofia faccio-scapolo-merale (FSHD) che è autosomica dominante ed è una comune miopatia caratterizzata dal progressivo e asimmetrico indebolimento dei muscoli della regione facciale, della scapola e degli arti superiori; è associata ad una delezione nel locus 4q35 nel cromosoma 4.

Normalmente quello che si osserva nei pazienti sani è la presenza di repeats che sono chiamati D4Z4 a livello delle regioni telomeriche e si ripetono da 11 a 150 volte.