5. lezione malattie genetiche 2017.pptx File - e
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ANEMIAFALCIFORME EFFETTIPLEIOTROPICI MUTAZIONIGENICHE Fontedivariabilitàessenzialeperl’evoluzione Lecara6eris7cheereditabilisioriginanopercasualità… EFFETTIàLETALI,MORFOLOGICI,CONDIZIONALI,BIOCHIMICI Tipidimutazione: PUNTIFORMI FRAMESHIFT:inserzioneodelezionediunaodiqualchecoppiadibasi Principalimeccanismia<raversoiqualiunamutazioneprovocaunapatologia v Perditadifunzione v Acquisizionedifunzione v Produzionediunpep7deche,oltreanonsvolgerelanormalefunzione,interferisceconil funzionamentodelpep7denormale(prodo6odall’allelenonmutato)(dominantenega7vo) v Espressionedelgeneinunmomentooinunospazioerrato v Produzionediunpep7deconnuovecara6eris7cheeproprietà MODELSOFDISEASEALLELESEGREGATION FenoFpipatologicidovuFadacquisizionedifunzione generalmentesonodominan7 1. aumentodellivellodiespressionedelgenecheproduceunaproteinanormale mutazionequan7ta7vaàmutazioneinregioniregola7veoeven7diduplicazionegenica 2. aumentodellacapacitàdiciascunamolecoladisvolgerelanormalefunzioneàmutazionequalita7va 3. acquisizionediunanuovafunzioneoproprietààmutazionequalita7va MalaIedovuteaperditadifunzione generalmentesonorecessive sedominan7siparladiAPLOINSUFFICIENZA isoggeWmala7moltospessosono ETEROZIGOTICOMPOSTI (hannodueallelinonfunzionan7madiversidaunpuntodivistamolecolare) LETALASSEMIE MUTAZIONICONPERDITADIFUNZIONEDEIGENIDELLEGLOBINE Produzionedeivari7pidicateneglobinichenellediversefasidellavitadiunindividuo le catene di tipo α sono lunghe 141 aminoacidi, i loro geni si trovano sul cromosoma 16 (cluster α, circa 30 kb) le catene di tipo β sono lunghe 146 aminoacidi, i loro geni si trovano sul cromosoma 11 (cluster β, ca. 60 kb) catene di tipo α e di tipo β mostrano una forte omologia di sequenza ad indicare una loro origine evolutiva comune I geni globinici sono di piccole dimensione (< 2kb) e constano di 3 esoni e 2 introni In entrambi i cluster ci sono delle regioni regolative (LCR = Locus Control Region) che regolano l’espressione temporale dei geni del cluster In ogni momento della vita di un individuo (periodo embrionale, fetale e post-natale) il rapporto n° catene α/n° catene non-α = 1 Si definisce talassemia la condizione in cui tale rapporto ≠ 1 alfa talassemie à α/non-α < 1 (c’è un difetto di catene α) beta talassemie à α/non-α > 1 (c’è un difetto di catene non α, che nell’adulto sono sostanzialmente le β) Le talassemie sono quindi un difetto QUANTITATIVO EVENTO COMPROMESSO REGIONE GENICA MUTATA TIPO DI N° DI ALLELE ALLELI Trascrizione Promotore Thal (+) 19 L’attività trascrizionale residua varia tra il 20 e il 50% Splicing Introne, sito donatore o accettore Introne, sequenze consesus Introne, attivazione di un sito criptico Esone, attivazione di un sito criptico Thal (0) Thal (+) Thal (+) Thal (+) 16 16 6 5 (3 MS e 2 SS) Exon skipping o ritenzione dell’introne (o di parte di esso) mRNA normale presente in quantità ridotta + mRNA anormale Come sopra Come sopra, inoltre in caso di mutazione MS la globina prodotta presenta una SSA NOTI CONSEGUENZA FUNZIONALE TIPO DI N° DI ALLELE ALLELI EVENTO COMPROMESSO REGIONE GENICA MUTATA Taglio dell’RNA e poliadenilazione Sito di adenilaz. AATAAA Thal (+) 6 RNA normali + RNA instabili Capping Sito del capping Thal (+) 1 RNA normali + RNA instabili Attacco al ribosoma 5’ UTR RBS=Ribos. Binding Site Thal (+) 7 Assenza di traduzione Inizio traduzione 1° codone (AUG) Thal (0) 7 (max poss 9) Assenza di traduzione 16 mRNA instabile per presenza di un codone di stop prematuro > 60 Come sopra Traduzione NOTI codificante Thal (0) codone sensoàSTOP Traduzione codificante indel Traduzione codificante MS Thal (0) CONSEGUENZA FUNZIONALE Il polipeptide presenta una singola sostit. aa, le conseguenze funzionali dipendono da sede e proprietà di aa. sostituito e aa. sostituente Leαtalassemiesonospessodovuteadelezionediunoopiùgeniα Lagravitàclinicadelfeno7podipendedalnumerodigeniαresidui L’individuonormaleha4geniαperasse6odiploide Individuocon3genia normale Individuocon2genia lieveanemia Individuocon1genea talassemico Individuocon0genia idropefetale(letaleinutero) ereditàMENDELIANA MALATTIEAUTOSOMICHEDOMINANTI -Ipercolesterolemiafamiliareassociataaduna mutazionedelgenechecodificailrece<oredelleLDL,localizzatosul -Neurofibromatosidife<odelgenechecodificaperla bracciocortodelcromosoma19. neurofibrominaàmacchiepigmentateetumoribenignidellapelleedel sistemanervosocentrale.Altotassodimutazionespontanea -Nanismoacondroplasicoformadinanismocheilpiù dellevoltederivadamutazionidenovonellospermaonell’oocita -SindromediMarfancolpisceiltessutoconneIvo -RenepolicisFco -Osteogenesiimperfe<a -CoreadiHunFngtonmalaIaneurodegeneraFvadovuta aespansioneditriple<e MALATTIERECESSIVELEGATEALSESSO -EmofiliaX-linked X-linkedrecessivacomportanteunagraveinsufficienzanellacoagulazione del sangue dovuta alla mancanza, totale o parziale, del "fa<ore VIII"(emofiliaA),odel"fa<oreIX"(emofiliaBomalaIadiChristmas,dal cognome del malato in cui fu idenFficata per la prima volta). Più rara è l'emofiliaC,datadallamancanzatotaleoparzialedelfa<oreXI -DistrofiamuscolarediDuchenne -Daltonismo TRATTIAUTOSOMICO-RECESSIVI Pedigree«orizzontale» -Anemiafalciforme -Talassemia -Albinismo -Alcaptonuria -FIBROSICISTICA Quantospessoungenemuta?? AgenFintercalanFoanaloghidibasi GeneFcadellemalaIecomplesse MalaIePoligeniche:l’ereditàe l’espressionedelfeno7popatologico dipendonodapiùgeniinlocidiversi coneffe6ocumula7vo MalaIecomplesse:ilcara6ere biologicoècontrollatodaun insiemedimol7genicheagisconoin concorsoconifa6oriambientali L’ESPRESSIONEFENOTIPICADIUNA MALATTIAmendelianapuòesseremodificata daaltrigeniàGENIMODIFICATORI Talassemia FIBROSICISTICA Lafibrosicis7caèlapiùcomunemalaWaautosomicarecessivatralepersonedietniacaucasica. Circa1personasu25di discendenza europea e una su 30 degli americani caucasici,[ è un portatore di una mutazione che causa la fibrosi cis7ca.L'Irlandapresentalapiùaltaincidenzaalmondodifibrosicis7ca:1su1353individui. Lafibrosicis7caècausatadaunamutazionenelgeneCys7cFibrosisTransmembraneRegulator(CFTR).Lamutazionepiù comune,ΔF508,èunadelezione(Δsignificantesoppressione)ditrenucleo7dichesitraduceinunaperditadifenilalanina nellaposizione508adellaproteina.Questamutazionesiriscontraneidueterzi(66-70%)dituWicasimondialidifibrosi cis7caeil90%deicasinegliSta7Uni7.Tu6avia,visonopiùdi1500ulteriorimutazionichepossonocondurreallamalaWa. Il gene CFTR codifica una proteina di 1480 aminoacidi situata sulla membrana cellulare delle cellule epiteliali. Tale proteina trasporta fisiologicamente gli ioni cloruro a6raverso le membrane cellulari a livello della membrana apicale delle cellule epiteliali di vie aeree, pancreas, intes7no, ghiandole sudoripare,ghiandolesalivarievasideferen7. • Il muco secreto nei polmoni è molto più denso del normale, quindi le cellule ciliate non riescono a portarlo verso il naso e le bocca facendolo ristagnare nei polmoni dove causa tosse frequente e infezioni polmonari. • I dotti pancreatici si ostruiscono determinando la formazione di cisti a livello del pancreas, facendogli assumere un aspetto fibroso. • L’intestino non riceve abbastanza enzimi digestivi provocando denutrizione e steatorrea (alta concentrazione di grassi nelle feci). • I dotti deferenti maschili si occludono determinando sterilità. LeanomaliedelCTFRdeterminanol’aumentodi concentrazionediioniCl-all’internodellacellula.Questo portaalladiminuzionedell’efflussodiacquadallacellulacon conseguenteaumentodelladensitàdeisecreFcellulari. • I sali espulsi durante la sudorazione non vengono riassorbiti dall’organismo determinando un aumento della concentrazione di sali nel sudore. ATPasi di tipo “ABC” ATP Binding Cassette Questo tipo di ATPasi è formato da 4 domini proteici: 2 transmembrana, capaci di interagire con le molecole cargo, e 2 citosolici, capaci di legare ed idrolizzare ATP in modo da ricavarne energia utile a modificare la conformazione del complesso. È possibile trovare un elevato numero di questo tipo di trasportatori nelle membrane delle cellule costituenti l’ apparato gastro-enterico e l’ epitelio polmonare. Essi sono coinvolti nell’escrezione di farmaci e sostanze idrofobiche (MDR) e in quella di ioni cloruro (CFTR) Mutazioni a livello del gene che codifica per l’espressione del CFTR portano alla produzione di una proteine alterata che, nella maggior parte dei casi, viene degradata prima di essere intregrata nella membrana citoplasmatica. In altri casi invece viene prodotta una proteina che ha un’attività molto minore rispetto a quella normale. CFTR CysFcFibrosisTransmembraneconductanceRegulator Essendo il CFTR un trasportatore “ABC” è formato da 2 domini transmembrana, MSD1 ed MSD2, e 2 domini citoplasmatici leganti ATP, NBD1 ed NBD2. L’azione del CFTR è modulata dal dominio regolatore R nella zona citosolica della proteina. L’aumento della concentrazione di cAMP all’interno della cellula attiva la proteina PKA che determina la fosforilazione del dominio R. Questo determina l’aumento di affinità del dominio NBD1 all’ATP. L’idrolisi di quest’ultima determina l’apertura del canale per il Cl-. Esso si chiuderà solamente dopo che una seconda molecole di ATP sarà idrolizzata dopo essersi legata al dominio NBD2 Patologiedamutazionidinamiche Iltermine“mutazionidinamiche”èstato introdo<operdisFngueredaaltreforme dimutazionileproprietàdisequenzeripetutediDNAchesonoinstabili. Proprietà: 1)lemutazionisimanifestanocomeun aumentonelnumerodicopieripetute; 2)sonostaFdocumentaFrarievenF “fondatori”cheportanoadunaumenton el numerodicopie ripetute; 3)LamalaIachene derivapresentaunarelazionedire<a trailnumerodicopieripetuteelagravità /etàdiinsorgenzadeisintomi. MalaIedaespansioneditriple<e PATOLOGIENEUROLOGICHEENEUROMUSCOLARIASSOCIATEA MUTAZIONEDINAMICADISEQUENZEDIDNARIPETITIVO Patogenesi 1)Perditadifunzione:es:X-fragile:l’espansione determinalameFlazionedelpromotoree mancanzadifunzione(TrasmissioneX-linked) OppurenellaAtassiadiFriederich(l’espansioneè nell’introne)doveilDNAassumeunaconformazione “appiccicosa”cheimpediscelatrascrizionedelgene (Trasmissionerecessiva) 2 ) A p l o insufficienza:solounallele(quellocheportal’espansio ne)vieneperso,maladiminuzione delprodo<odeterminailfenoFpopatologico. Es:SIX5nelladistrofiamiotonica. 3)Acquisizionedifunzione(trasmissionedominante) Es.HunFngton-disease *LamalaWamostraan7cipazione:aumentata“penetranza”nellegenerazionisuccessive *Femmineconunsolocromosomaalteratoemaschiconpremutazionepossonomostraresintomidi lieveritardomentaleeschizofrenia *CausatadamutazionidelgeneFMR1cheèespressosopra6u6onelcervelloeneites7colienell’embrion einmol7altritessu7 *IlgenenormalehaunaripeIzionediCGGchevariada6a55 *Imala7hannounnumerodiripe7zionifinoamigliaiaconconseguente silenziamentodellatrascrizionedelgene EspansioneCTG(3’UTR)alteralatrascrizionedelgeneDMPK.L’espressionediCTGinunaltro genecausaalcunidegliaspeWdellamalaWa(miotoniaemiopa7a)acausaforsedelfa6oche iltrascri6ovieneerroneamentecompar7mentalizzatoeso6raeunaproteinacrucialeperlo sviluppodelmuscolo. EFFETTIBIOLOGICI (complicanzecardiache)
