Genetica I

SISTEMA MN

Il sistema MN scoperto da Landsteiner è determinato dall’espressione di alleli di un gene che codifica per una

M

proteina espressa sulla superficie dei globuli rossi. Gli alleli che esprimono le varianti antigeniche sono 2, L

N

e L codominanti mentre i genotipi/fenotipi possibili sono 3.

Il sistema MN non è generalmente implicato in reazioni legate a trasfusioni ematiche.

EREDITARIETÀ DEI GRUPPI SANGUIGNI M-N

Fenotipi parentali Genotipi parentali Fenotipi progenie Genotipi progenie

M M M M M M

M x N L /L x L /L Tutti M Tutti L /L

N N N N N N

N x N L /L x L /L Tutti N Tutti L /L

N N M M M N

N x M L /L x L /L Tutti MN Tutti L /L

M N M N M N M M

MN x M L /L x L /L ½ MN ; ½ M ½ L /L ; ½ L /L

M N N N M N N N

MN x N L /L x L /L ½ MN ; ½ N ½ L /L ; ½ L /L

M N M N M M M N N N

MN x MN L /L x L /L ¼ M ; ½ MN ; ¼ N ¼ L /L ; ½ L /L ; ¼ L /L

FATTORE Rh

Nel 1940, Karl Landsteiner e Alexander S. Wiener scoprirono il fattore Rh sui globuli rossi di una specie di

primati, il Macacus Rhesus. Gli scienziati registrarono un siero che aveva reagito con circa l'85% dei diversi

globuli rossi umani, scoprendo la presenza della proteina del fattore Rh. Tale scoperta avvenne inoculando

del sangue di scimmia in un coniglio (produttore di anticorpi per eccellenza). Notarono che il plasma del

coniglio trattato in questo modo conteneva nuovi anticorpi (chiamati anti-Rh) che determinavano la lisi degli

eritrociti del sangue della scimmia. 17

In base a questo criterio, fu possibile classificare gli individui in due gruppi: Rh+, che reagiscono con l’anti-

corpo anti-Rh e presentano l’antigene sui globuli rossi, e Rh-, che non reagiscono con l’anticorpo anti-Rh e

non presentano l’antigene sui globuli rossi. Il carattere Rh è ereditario e Rh+ è dominante su Rh-.

Tre determinanti antigenici, C, D ed E che possono essere presenti, il D ha importanza clinica. Rh+ presenta

l’antigene D, avrà il genotipo DD o Dd; Rh- non presenta l’antigene D e avrà genotipo dd.

Il fattore Rh è molto importante nelle trasfusioni:

Se un soggetto Rh+ riceve una trasfusione da Rh+ non si producono gli anticorpi.

Ø Se un soggetto Rh- riceve una trasfusione da Rh- o Rh+ non si producono anticorpi.

Ø Se un soggetto Rh+ riceve una trasfusione da Rh- si producono anticorpi e ciò causa l’emolisi.

Ø

MEN – MALATTINA EMOLITICA DEL NEONATO

È una malattia fetale che può colpire il feto di madre Rh- e padre Rh+ se il feto è Rh+. È detta anche malattia

emolitica anti-D, per la presenza nel circolo sanguigno di anticorpi anti-D di origine materna, sviluppatisi in

seguito ad una prima gravidanza.

L'ingresso di cellule ematiche fetali nel sistema circolatorio materno causa una risposta immunitaria da parte

della madre, con formazione di anticorpi anti- D. Nel caso in cui, la donna abbia una seconda gravidanza con

feto Rh positivo, gli anticorpi anti-D materni entreranno nel circolo fetale già a partire dal quarto mese: in-

fatti, essendo già avvenuta una risposta primaria sono sufficienti anche minima quantità di sangue per sca-

tenare la risposta immunitaria. Gli anticorpi anti-D riconosceranno gli eritrociti fetali come estranei, distrug-

gendoli (anemia emolitica).

Oggi è possibile prevenire la patologia somministrando alla madre anticorpi anti-D dopo la prima gravidanza,

immunizzazione che deve essere ripetuta ad intervalli regolari. Tale metodo prevede che i globuli rossi fetali

vengano ricoperti dagli anticorpi anti-D iniettati per poi essere subito degradati nella milza della madre prima

che essa possa produrre una risposta immunitaria effettiva contro di essi.

RELAZIONI DI DOMINANZA

DOMINANZA COMPLETA

La dominanza completa è il fenomeno per cui un allele è dominante sull’altro, e quindi il fenotipo dell’etero-

zigote è indistinguibile da quello dell’omozigote dominante.

RECESSIVITÀ COMPLETA

Con la recessività completa, l’allele recessivo si esprime fenotipicamente solo in omozigosi.

DOMINANZA INCOMPLETA

Quando un allele di un gene non è completamente dominante su un altro allele dello stesso gene, si dice che

dimostra una dominanza incompleta, detta anche semi-dominanza o dominanza parziale. Nel caso di domi-

nanza incompleta, il fenotipo dell’eterozigote si trova nello spettro tra il fenotipo degli individui omozigoti

per l’uno o per l’altro allele interessato. Un esempio di dominanza incompleta è il colore del fiore della bocca

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R W

di leone, che coinvolge due alleli del gene C della pianta, C e C . L’incrocio tra linee pure di bocche di leone

con fiori rossi (omozigoti CR/CR) e fiori bianchi (omozigoti CW/CW) produce alla F1 piante con fiori di colore

intermedio, cioè rosa (eterozigoti CR/CW). Alla F2, tali piante daranno una progenie costituita da piante con

fiori rossi (¼), rosa (½) e bianchi (¼). Il rapporto fenotipico è 1:2:1, caratteristico della dominanza incompleta.

CODOMINANZA

Nella codominanza l’eterozigote manista i fenotipi di entrambi gli omozigoti (a differenza della dominanza

incompleta, in cui l’eterozigote manifesta un fenotipo intermedio tra due omozigoti). Il sistema AB0 rappre-

A B

senta un esempio di codominanza. Gli individui /I sono di gruppo AB perché vengono prodotti sia l’anti-

I

gene A sia l’antigene B. Il sistema del gruppo sanguigno umano MN è un altro esempio di codominanza.

TEORIA CROMOSOMICA DELL’EREDITARIETÀ

Attorno all’inizio del XX secolo i citologi avevano stabilito che per una determinata specie il numero totale di

cromosomi è costante in tutte le cellule, mentre il numero cromosomico varia tra specie diverse. Nel 1902,

Walter Sutton e Theodor Boveri riconobbero in maniera indipendente la correlazione tra l’ereditarietà dei

fattori di cui parlava Mendel e la trasmissione cromosomica da una generazione all’altra. Questa correlazione

permise loro di elaborare la teoria cromosomica dell’ereditarietà, secondo la quale i geni sono collocati sui

cromosomi.

I CROMOSOMI DEL SESSO

I cromosomi del sesso furono scoperti nei primi anni del XX secolo grazie a Clarence E. McClung, Nettie Ste-

vens ed Edmund B. Wilson, che lavorarono su tutti gli insetti. Essi ottennero in modo indipendente la prova

che particolari cromosomi determinavano il sesso di un organismo. Nel 1905, Stevens rilevò che, nelle caval-

lette, la femmina aveva un numero pari di cromosomi mentre il maschio ne aveva un numero dispari. Nella

femmina c’erano due copie di uno dei cromosomi, mentre nel maschio ce n’era una sola. Stevens chiamò il

cromosoma aggiuntivo cromosoma X. Tutte le cellule uovo posseggono un cromosoma X; se anche lo sper-

matozoo ne è dotato, allora la cellula uovo fecondata avrà una coppia di cromosomi X e l’individuo che si

svilupperà sarà una femmina. A differenza delle cavallette, alcuni insetti hanno due distinte tipologie di cro-

mosomi del sesso; Stevens trovò che nel verme della farina (Tenebrio molitor) il maschio possedeva un cro-

mosoma, molto più piccolo, partner del cromosoma X. Stevens chiamò il cromosoma partner cromosoma Y.

Le cellule spermatiche contenevano un cromosoma X o un cromosoma Y, e il sesso della progenie è determi-

nato dal tipo di cellula spermatica che feconda la cellula uovo che porta il cromosoma X: XX saranno femmine

e XY saranno maschi.

Analoghi cromosomi sessuali X e Y sono stati ritrovati in altri organismi, compresi gli esseri umani e i moscerini

della frutta, Drosophila melanogaster. Nella maggior parte dei casi, la femmina ha due cromosomi X (XX) e il

maschio ha un cromosoma X e un cromosoma Y (XY).

Poiché il maschio produce due tipi di gameti relativamente ai cromosomi del sesso (X o Y) e la femmina un

solo tipo di gamete (X), il maschio è definito sesso eterogametico e la femmina sesso omogametico. La fem-

mina produce solo gameti portatori del cromosoma X e il maschio produce sia gameti con il cromosoma X sia

gameti con il cromosoma Y. L’unione casuale dei gameti maschili e femminili produce una progenie, nella

quale ½ è femmina (XX) e ½ è maschio (XY).

EREDITARIETÀ LEGATA AL SESSO

La prova a favore della teoria cromosomica dell’ereditarietà giunse nel 1910 quando Thomas Hunt Morgan

pubblicò i risultati di esperimenti di genetica in Drosophila.

In una delle sue linee pure, Morgan trovò un moscerino maschio con occhi di colore bianco, anziché del colore

rosso caratteristico del selvatico.

Il termine selvatico (o wild-type) si riferisce ad un ceppo, ad un organismo, o ad un allele che sia il più fre-

quente nella popolazione naturale di quell’organismo, relativamente al genotipo e fenotipo. Un ceppo di

Drosophila con tutti gli alleli selvatici dei geni che determinano il colore degli occhi li avrà di color rosso.

Varianti di un ceppo selvatico originano da cambiamenti mutazionali degli alleli selvatici che producono alleli

19

mutanti. Gli alleli mutanti possono essere recessivi o dominanti rispetto

all’allele selvatico: l’allele mutante che determina gli occhi bianchi nella

Drosophila è recessivo rispetto all’allele selvatico.

Morgan incrociò il maschio con occhi bianchi con una femmina con occhi

rossi proveniente dallo stesso ceppo e trovò che tutti i moscerini della F 1

avevano gli occhi rossi. Concluse che il carattere occhio bianco era reces-

sivo. Successivamente, lasciò che la progenie F (F x F ) si incrociasse e

1 1 1

osservò che nella generazione F 3470 moscerini con occhi rossi e 782 con

2

occhi bianchi. Inoltre, Morgan notò che tutti i moscerini con occhi bianchi

erano maschi. Morgan propose che il gene che determina la varianza del

colore dell’occhio fosse localizzato sul cromosoma X. La condizione dei

geni associati al cromosoma X nei maschi è definita emizigote, dato che il

gene è presente solo una volta nell’organismo.

Dato che l’allele bianco è recessivo, il maschio originale con gli occhi bian-

chi doveva portare sul cromosoma X l’allele recessivo per gli occhi bianchi

(indicato con w). La femmina con gli occhi rossi proveniva da un ceppo di

linea pura, quindi entrambi i suoi cromosomi X dovevano portare l’allele

+

dominante per gli occhi rossi, w .

I moscerini della F vengono prodotti nel modo seguente: i maschi ricevono

1 +

dalla madre il loro unico cromosoma X e quindi hanno l’allele w e gli occhi

+

rossi. Le femmine ricevono un allele dominante w dalla madre e un allele

recessivo w dal padre, quindi hanno anch’esse gli occhi rossi. Nella F , pro