Medicina Legale - Appunti

Variabilità molecolare

È noto come ogni individuo appartenente alla nostra specie, ad eccezione dei gemelli monoovulari, sia assolutamente irripetibile in riferimento al proprio genotipo e fenotipo. È esperienza comune distinguere gli individui in base al fenotipo (ad esempio la forma del naso, degli occhi, della bocca, il colore dell'iride, della cute, dei peli etc). La ratio di questa irripetibilità di ciascun individuo è la variabilità (polimorfismo) a livello del genoma (DNA) e delle molecole (proteine). Si distinguono quindi polimorfismi del DNA e polimorfismi proteici.

Mentre i caratteri somatici di un soggetto si apprezzano a prima vista, le differenze a livello molecolare richiedono esami di laboratorio a partire da materiale facilmente reperibile come il sangue o altri tessuti o liquidi biologici.

Quando si vuole identificare un soggetto, che in un evento criminoso ha lasciato tracce di materiale biologico (sangue, saliva, sperma, capelli, ecc.),

Sono tipizzati alcuni tratti del DNA, appartenenti a regioni polimorfiche, denominati marcatori genetici. Si definisce un determinato tratto di DNA che in una popolazione di riferimento è presente in almeno due modi differenti, cioè questo tratto di DNA ha almeno due sequenze di basi che differiscono tra loro. Si conoscono marcatori genetici presenti in 5-6 sequenze di basi differenti (alleli).

In un recente passato, soprattutto in tema di disconoscimento di paternità, erano studiate quelle proteine polimorfiche presenti nel sangue che sono definite marcatori genetici tradizionali, per distinguerli da quelli del DNA.

Le proteine sono composte da subunità chiamate aminoacidi che si susseguono lungo la molecola. A volte questa sequenza differisce, per la sostituzione di uno o più aminoacidi, da individuo a individuo dando luogo a forme differenti di una stessa proteina (polimorfismi proteici).

II.1.CENNI DI BIOLOGIA GENERALE 9

La nostra specie

è caratterizzata da un corredo cromosomico costituito da 46cromosomi, distinti in 22 coppie di autosomi ed in una di eterocromosomi o cromosomisessuali, quest'ultimi nella donna vengono denominati XX mentre nell'uomo XY.

Ogni individuo deriva dallo zigote, cellula che prende origine dalla fusione di ungamete maschile (spermatozoo) con uno femminile (cellula uovo). I gameti presentano uncorredo di 23 cromosomi (corredo aploide), dimezzato rispetto a quello di tutte le altrecellule dell'organismo, in modo tale che all'atto della loro fusione (fecondazione) siricostituisce il corredo cromosomico tipico della specie (corredo diploide). Ciascunindividuo presenterà, quindi, un corredo cromosomico per metà di origine paterna e permetà di origine materna ( Figg. 2 e 3).

Figura 2 Schema semplificativo della meiosi e formazione dei gameti (daScienze Ed. De Agostini).

Figura 3 Schema semplificativo della fecondazione e primi stadi delladivisione

dello zigote (da Scienze Ed. De Agostini). I cromosomi sono costituiti essenzialmente dal DNA (acido deossiribonucleico), la cui struttura è data da una sequenza di nucleotidi formati ognuno da una base azotata (adenina, timina, citosina e guanina), da uno zucchero, pentoso (desossiribosio) e da un gruppo fosforico.

A seconda della base azotata presente è possibile la formazione di quattro nucleotidi differenti che si susseguono secondo varie combinazioni lungo il filamento del DNA (Figg. 4, 5 e 6).

Figura 4: Basi e filamento di nucleotidi (da I Sistemi Viventi Ed. Einaudi).
Figura 5: Rappresentazione schematica del DNA (da Le Scienze Quaderni La Scienza Illustrata Ed. De Agostini).
Figura 6: Rappresentazione schematica del DNA (da Nuova Italia Ed. S.p.A.).

Il DNA è il depositario dell'informazione genetica e come precedentemente ricordato è organizzato in 23 coppie di cromosomi (Fig. 7).

Figura 7: Mappa cromosomica. Rappresentazione schematica delle regioni dei cromosomi (da Scienze Ed. De Agostini).

cromosomi umani (a sinistra). Cariotipo dopo trattamento con tripsina per evidenziare il pattern di bande per ogni coppia di cromosomi. (da V. Scali e altri. Lineamenti di Biologia Generale Monduzzi Ed.)

È noto che l'informazione è immagazzinata nel DNA in tratti denominati geni. Ogni organismo è caratterizzato da una particolare combinazione di geni.

In che modo la cellula utilizza queste informazioni? Ogni gene contiene l'informazione per sintetizzare una proteina; tutto il DNA contiene le informazioni per sintetizzare tutte le proteine. Pertanto l'informazione contenuta nel DNA deve essere tradotta in sintesi di determinate proteine. Infatti la maggior parte delle molecole di cui è costituita una cellula sono proteine oppure molecole sintetizzate grazie all'intervento di proteine enzimatiche.

La sequenza degli aminoacidi di una proteina è specificata o codificata dalla sequenza dei nucleotidi nel DNA. Il tratto di DNA che codifica per

Una catena proteica completa è chiamata gene. Tutte le cellule del corpo possiedono la stessa serie completa di geni che viene detta genotipo (o patrimonio ereditario). Il patrimonio ereditario è presente in ogni cellula in doppia copia (corredo diploide), ad eccezione dei gameti, e viene trasmesso da una generazione all'altra seguendo le leggi dell'ereditarietà mendeliana. (Scienze Ed. De Agostini).

Figura 9 Sintesi Proteica (da La posizione occupata da ciascun gene sul cromosoma è denominata locus. In un organismo diploide, quindi, esiste una doppia serie di loci corrispondenti. Talvolta un gene può subire modificazioni nella sequenza delle basi nucleotidiche (mutazioni) per effetto dell'azione di agenti fisici o chimici, cosicché esso risulterà modificato (allele) e potrà dare origine ad una proteina modificata nella sequenza dei suoi aminoacidi. Quando in loci corrispondenti di cromosomi omologhi si trovano geni

identici, l'individuo che li possiede è detto omozigote per quella coppia di geni. Viceversa, quando in loci corrispondenti di cromosomi omologhi si trovano geni differenti (alleli), l'individuo è detto eterozigote per quella coppia di alleli. Sulla base di queste proprietà è stato possibile distinguere, nell'ambito della popolazione umana, differenti gruppi di individui aventi ognuno caratteristiche genetiche in comune.

La tipizzazione dei marcatori genetici di un individuo può essere eseguita analizzando la sequenza delle basi di alcuni tratti del DNA (marcatori biomolecolari) oppure analizzando le proteine polimorfiche (marcatori genetici tradizionali). In entrambi i casi, il materiale di elezione è il sangue.

Il sangue è un particolare tessuto costituito da una parte fluida (plasma) e da cellule (elementi figurati): globuli rossi, globuli bianchi e piastrine. Il sangue rappresenta nell'uomo adulto circa l'8% del peso.

corporeo: un individuo di 70 kg contiene circa 5-6 litri di sangue. Il plasma è un fluido omogeneo, di colore giallognolo. La sua composizione chimica è estremamente eterogenea; è formato per il 90% di acqua e per il 10% di sostanze solide. Le sostanze solide comprendono, tra le altre, proteine semplici (albumine e globuline) proteine coniugate (lipoproteine e glicoproteine), e altre proteine tra cui i fattori della coagulazione.

Quando il sangue è esposto all'aria, o quando i vasi sono lesi avviene il fenomeno della coagulazione, e una delle globuline del sangue, il fibrinogeno, precipita sotto forma di una rete di filamenti di fibrina che ingloba tra le sue maglie gli elementi figurati ed in tal modo si separa un liquido di colore giallognolo, il siero. Quest'ultimo dunque, non è altro che plasma privo di fibrinogeno.

Gli elementi figurati, i globuli rossi o eritrociti, sono elementi specializzati nella funzione di trasporto dell'ossigeno. In tutti

i Mammiferi gli eritrociti sono privi di nucleo, negli altri Vertebrati invece lo conservano. Hanno la forma di dischi biconcavi che assicura la massima efficienza di trasportare ossigeno. Il numero medio di globuli rossi nell'individuo adulto è di 4.500.000-5.000.000 per millimetro cubo di sangue.

I globuli bianchi o leucociti sono cellule complete e provviste di nucleo; sono molto meno numerosi degli eritrociti e ammontano in media nell'uomo adulto in condizioni normali a 5.000-9.000 per millimetro cubo di sangue. Sulla base delle caratteristiche del nucleo e presenza o meno di granuli nel citoplasma, i leucociti possono essere suddivisi in linfociti, granulociti e monociti.

I linfociti intervengono nei fenomeni immunitari mediante la produzione di anticorpi e l'immunità mediata da cellule.

I granulociti e i monociti svolgono un ruolo fondamentale nei processi infiammatori.

Le piastrine sono elementi privi di nucleo, di forma rotondeggiante o ovale, e sono contenute

Nel sangue umano, le piastrine sono presenti nella proporzione di 200.000-300.000 per millimetro cubico di sangue. Nei vasi sanguigni, le piastrine partecipano, insieme ad altri fattori, all'emostasi, cioè all'arresto del sanguinamento che si verifica quando un vaso è leso.

CAPITOLO III - MARCATORI GENETICI

Come accennato in precedenza, possiamo distinguere marcatori genetici del DNA e marcatori genetici tradizionali. Quest'ultimi sono ulteriormente suddivisi in:

• Sistemi di gruppi sanguigni
• Sistemi di enzimi eritrocitari
• Sistemi delle proteine plasmatiche
• Antigeni eritrocitari (HLA)

Il sistema antigene linfocitario è dato dai vari antigeni (agglutinogeni) presenti sulla superficie dei globuli rossi, ai quali conferiscono la capacità di lasciarsi agglutinare quando vengono messi in contatto con sieri che contengono i corrispondenti anticorpi (agglutinine). Nel sangue dello stesso individuo non possono trovarsi l'agglutinogeno e l'agglutinina corrispondenti.

l'aggluitinina corrispondente perché ciò provocherebbe l'agglutinazione del sangue circolante, fenomeno incompatibile con la vita. Tale fatto è importante sotto il profilo trasfusionale, infatti è chiaro che non possono trasfondersi agglutinogeni di un dato gruppo in soggetti che sono portatori della corrispondente agglutinina. I più noti tra i sistemi eritrocitari sono l'AB0 e l'RH, ma ne esistono diversi altri quali l'MNSs, il Kell, il Duffy, il Kidd ed il Lutheran. Nell'ambito del sistema AB0 si riscontrano quattro gruppi sanguigni differenti: - GRUPPO A: sui globuli rossi è presente l'agglutinogeno A, ed il siero contiene l'agglutinina anti-B. Gli individui che appartengono a tale gruppo possiedono genotipo AA oppure A0; - GRUPPO B: sui globuli rossi è presente l'agglutinogeno B e nel siero è presente l'agglutinina anti-A. Il genotipo di tali individui può essere BB o B0;