Mutazioni del DNA: Appunti di Biologia cellulare

ESPRESSIONE  GENICA  

Consiste  nella  trasformazione  dell’informazione  nel  DNA  in  molecole  funzionali  

• L’informazione  diviene  accessibile  quando  è  trascritta  in  RNA  

• L’mRNA  è  uno  stampo  per  la  sintesi  proteica  o  traduzione  

• I  tRNA  trasportano  gli  amminoacidi  sui  ribosomi  per  la  formazione  dei  legami  peptidici,  in  una  

• sequenza  determinata  dallo  stampo  di  mRNA  

L’rRNA  dei  ribosomi  svolge  un  ruolo  strutturale  e  catalitico  nella  sintesi  proteica  

•

RNA   Tutto  l’RNA  cellulare  è  sintetizzato  dall’RNA  polimerasi  

• La  sintesi  è  diretta  dallo  stampo  di  DNA  

• Non  ha  bisogno  di  innesco  (primer)  

• La  direzione  della  sintesi  è  5’    3’    

• ➔

Non  ha  attività  nucleasica  per  correggere  gli  errori  

• Nei  mammiferi  esistono  RNA  polimerasi  diverse  per  la  sintesi  delle  varie  classi  di  RNA  

•

L’RNA  normalmente  è  a  singolo  filamento  ma  in  presenza  di  tratti  di  complementarietà  all’interno  dello  

stesso  filamento  in  condizioni  fisiologiche  assume  strutture  2°  come  negli  RNA  trasfer  che  assumono  una  

struttura  a  trifoglio  x  formazione  di  legami  a  H  tra  i  tratti  complementari  che  si  ripiegano  in  modo  

antiparallelo.  

La  trascrizione  genica  inizia  vicino  a  siti   promotori  e  termina  in  siti   terminatori    

  L’RNA  transfer  (tRNA)  è  la  molecola  adattatrice  nella  sintesi  proteica  

• Esso  trasforma  l’informazione  contenuta  nell’anticodone  in  un  aa.  

Contiene  un  sito  di  attacco  per  l’amminoacido  ed  un  sito  di  riconoscimento  per  lo  stampo  

• Il  tRNA  legato  all’amminoacido  specifico  è  detto  amminoacil-­‐tRNA  

• L’enzima  che  catalizza  questa  unione  è  l’amminoacil-­‐tRNA  sintetasi  

• Esistono  almeno  20  amminoacil-­‐tRNA  sintetasi,  una  per  ciascun  amminoacido  

•

Tutto  ciò  esiste  in  virtù  dell’esistenza  del  codice  genetico:  

E’  la  relazione  tra  la  sequenza  di  basi  del  DNA  e  la  sequenza  di  amminoacidi  nelle  proteine  

• Tre  nucleotidi  (codon)  codificano  per  un  amminoacido  

• Il  codice  non  è  sovrapposto  e  non  presenta  punteggiatura  

• Il  codice  è  degenerato  perché  i  diversi  amminoacidi  sono  codificati  da  più  di  un  codone  (64  possibili  

• triplette  e  solo  20  amminoacidi)  

Tre  triplette  codificano  per  codoni  di  terminazione  

• L’mRNA    contiene  segnali  di  inizio  e  di  fine  per  la  sintesi  proteica  

• L’mRNA  viene  tradotto  in  proteina  sui  ribosomi  

• Gli  stop  codon  vengono  letti  da  proteine  specifiche,  i  

fattori  di  rilascio  

• Il  segnale  di  inizio  è  più  complesso  

•

Grazie  all’esistenza  del  codice  genetico  si  individua  a  cosa  corrisponde  una  tripletta  che  ha  subito  una  

mutazione.  Anche  se  la  mutazione  non  cambia  l’amminoacido  codificato,  essa  può  cmq  causare  alterazioni  

di  siti  importanti  (come  quelli  di  splicing  attivandoli  o  abolendoli).  

Attualmente  esistono  sistemi  informatici  che  consentono  di  inserire  la  sequenza  nucleotidica  normale  e  

mutata  e  controllare  cosa  cambia  nello  splicing.  Ciò  è  molto  importante  xkè  attraverso  la  terapia  genica  è  

possibile  correggere  alterazioni  che  causano  un  cambio  nello  splicing.  

  La  maggior  parte  dei  geni  eucariotici  sono  mosaici  di  introni  ed  esoni;  esistoni  anche  geni  intronless  

• cioè  che  non  hanno  introni.  

Il  trascritto  primario,  l’hnRNA,  viene  maturato  in  mRNA  

•

  Un  esempio  è  costituito  dal  gene  della  B-­‐globina,  

costituito  da  2esoni  e  2introni    che  sono  eliminati  dal  

processo  di  splicing.  Esistono  mutazioni  che  

apparentemente  sembrano  innocue  ma  che  in  realtà  

causano  difetti  nello  splicing  (il  15%  delle  mutazioni  che  

causano  malattie  sono  di  qst  tipo).  Se  lo  splicing  non  

avviene  ci  sono  2  possibili  conseguenze:    1)  salto  

dell’esone  (skipping)  2)  l’introne  non  viene  rimosso  e  

resta  nel  trascitto  da  tradurre.  Le  conseguenze  di  ciò  

possono  essere  valutate  solo  dopo  aver  analizzato  il  

trascitto.  A  volte  il  salto  dell’esone  può  essere  meno  

cruciale  se  non  viene  persa  la  cornice  di  lettura,  x  cui  

l’effetto  è  meno  drammatico  che  se  si  mantiene  l’introne  

  (es.  nella  distrofia  Duchenne/Becher  qst  sono  le  

differenze  tra  le  forme  lievi  e  quelle  gravi).  

È  possibile  effettuare  correlazioni  genotipo-­‐fenotipo  in  virtù  dello  studio  delle  mutazioni  sul  prodotto  

proteico.  

  Molti  esoni  codificano  domini,  unità  proteiche  strutturalmente  e  funzionalmente  distinte  

•

Un  esempio  di  proteina  con  molti  domini  è  la  distrofina  e  anche  l’usherina  che  causa  in  caso  di  mutazione  la  

sindrome  di  Usher,  quella  di  tipo  1  porta  alla  nascita  di  bimbi  ciechi  e  sordi,  quella  di  tipo  2  porta  alla  

nascita  di  bimbi  sordi  che  solo  successivamente  diventano  ciechi.  

Oggi  esistono  impianti  che  fatti  in  età  precoce  possono  in  parte  risolvere  il  problema.  

Se  si  perde  un  solo  dominio  il  danno  non  è  grave,  lo  diventa  se  la  proteina  prodotta  è  tronca.  

MUTAZIONI  E  POLIMORFISMI  

Le  variazioni  genetiche  individuali  sono  variazioni  rispetto  a  un  normale  genoma.  

Possono  essere  mutazioni  e  polimorfismi:  

-­‐le  mutazioni  sono  variazioni  nucleotidiche  rare  che  causano  un  problema  funzionale  e  ad  esse  è  associato  

un  problema &n