pdf - La doppia elica del DNA 50 anni dopo

le trame
degli errori
la stabilità del genoma
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I Danni al DNA possono talvolta generare cambiamenti grossolani nella struttura
dei cromosomi.
Segmenti di cromosoma che vanno da poche migliaia a milioni di lettere
possono essere duplicati, invertiti, scambiati o cancellati influendo sul numero
e sull'espressione di centinaia di possibili geni.
Alcuni scambi di segmenti di DNA sono del tutto naturali
e importanti per generare la variabilità genetica che è alla
base dell’evoluzione. Infatti durante la meiosi, il meccanismo
di divisione delle cellule germinali che produce spermatozoi
e cellule uovo, il “crossing-over”, permette il rimescolamento
dei caratteri paterni con quelli materni
Altri cambiamenti possono riguardare il numero dei cromosomi e provocare
gravi malattie genetiche.
Esistono particolari tratti del DNA che sono in grado di trasferirsi da una
posizione a un’altra sul cromosoma. Questi elementi (trasposoni), scoperti
dalla ricercatrice americana Barbara McClintock, generano una grande
variabilità nei genomi.
Anche i retrovirus sono in grado di trasferire pezzi di DNA da una parte
all’altra del cromosoma.
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Struttura tridimensionale di una “giunzione di Holliday”, intremediario della
ricombinazione omologa. Il DNA è nel momento in cui si appaia ad un filamento omologo,
in blu nel modello. Questa struttura si forma al “crossing over” durante la meiosi
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1. Pannocchia di mais in cui sono visibili dei pigmenti diversi dovuti a segmenti di DNA che si sono spostati
da un luogo ad un altro del genoma. 2. Immagine al microscopio elettronico di un elemento trasponibile.
Le due anse sono sostituite da eliche singole e la parte centrale da una doppia elica appaiata formata da
due regioni complemetari con polarità opposta. 3. Barbara Mc Clintock, che per prima ha scoperto gli
elementi trasponibili del DNA, in un campo di granturco a Cold Spring Harbor NY 4. Una drosofila con una
mutazione in un gene omeotico che ha prodotto una duplicazione di un intero segmento del torace. Questi
geni sono come degli interruttori generali che controllano altri interruttori.
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mutazioni
Il "prodotto" di un programma genetico è la risultante di una
complessa e intricata rete di interazioni geniche. Ciascuno di noi
porta in sé qualche gene alterato o mutato, ma questo non ha quasi
maiconseguenze per la nostra salute né sul nostro aspetto.
Queste variazioni si chiamano polimorfismi.
Non sempre le mutazioni sono dannose, a volte sono neutre o
vantaggiose. Il risultato dipende dalle modificazioni che si producono
nell’organismo e dall’ambiente in cui esso si trova. Il contesto
ambientale, in ultima istanza, attribuisce il significato alle mutazioni.
Una mutazione può anche incidere in modo significativo sulla
costituzione e sull'aspetto dell'organismo senza pregiudicarne la salute,
ma può anche avere conseguenze che si manifestano attraverso
malattie più o meno gravi. In alcuni casi un’alterazione può modificare
lo sviluppo embrionale fino a causarne la morte prematura.
Molte sono le cause che possono produrre una mutazione, cioè
un cambiamento nel codice genetico.
Queste possono essere interne come per esempio gli errori prodotti
nel corso della replicazione del Dna o della sua lettura; oppure possono
essere cause esterne, ad esempio gli agenti mutageni (sostanze
chimiche o radiazioni) o virus.
Le mutazioni possono interessare non solo le sequenze dei nucleotidi,
provocando la sostituzione o cancellazioni di basi con la conseguente
alterazione dell’informazione genetica, ma possono interessare anche
i cromosomi nel loro complesso, modificandone il numero o cambiando
il numero e l’ordine dei geni lungo i cromosomi.
Il coinvolgimento di una modificazione genetica è facile da rilevare
quando è sufficiente la mutazione in un singolo gene per produrre
la malattia (fibrosi cistica, anemia falciforme, talassemia, corea di
Hundington etc.). Quando si tratta di malattie cosiddette multifattoriali
(diabete, disturbi cardiovascolari, obesità, cancro ecc.), è più difficile
individuare il gene o i geni responsabili della patologia.
a
crossing-over
b
terminalizzazione
chiasma
punti di crossing-over
e chiasmi
punti di
crossing-over
chiasma
chiasma