I caratteri legati ai cromosomi
sessuali sono un’eccezione rispetto
alle leggi di Mendel
I caratteri legati ai cromosomi sessuali sono
un’eccezione rispetto alle leggi di Mendel
• il sesso di un individuo dipende da due
cromosomi: normalmente le femmine hanno 2
cromosomi X (XX), mentre i maschi hanno 1
cromosoma X e 1 cromosoma Y (XY).
Una figlia femmina eredita un cromosoma X da
sua madre ed un cromosoma X da suo padre;
un figlio maschio, invece, eredita un cromosoma
X da sua madre ed un cromosoma Y da suo
padre.
Eredità legata al sesso
• Descrive il comportamento mostrato da
coppie di geni recessivi e dominanti situati
sul cromosoma X
• Ci sono delle patologie genetiche che
dipendono da geni collocati sul
cromosoma sessuale X, che presenta
molti geni importanti per la crescita di un
individuo.
• Il cromosoma Y, invece, è piccolo e
contiene i geni necessari per lo sviluppo
maschile e la produzione degli
spermatozoi: eventuali difetti su questo
cromosoma sono correlati a deficit della
fertilità maschile. Nessun gene vitale
risiede solo sul cromosoma Y
malattie ereditarie recessive legate al cromosoma sessuale X
Esempi :
l’emofilia, il Daltonismo e
distrofia muscolare
Maschi possono essere malati le
femmine portatrici sane per la
maggior parte dei casi, possono
essere malate sono nel caso in
cui entrambi i genitori portino il
gene difettoso(mamma portatrice
papà malato)
La maggior parte delle malattie legate al
cromosoma X sono recessive.
• Le mutazioni di geni localizzati sul cromosoma X
sono causa di malattia nei soggetti di sesso
maschile, perchè possiedono un solo
cromosoma X.
• Le femmine, invece, avendo due cromosomi X,
possono essere portatrici sane in quanto l'altro
cromosoma X contiene una copia normale del
gene.
• Normalmente la persona portatrice non ha la
malattia ma, in alcuni casi, può mostrare lievi
sintomi della patologia.
• Una mamma, portatrice
sana di una malattia
recessiva legata al
cromosoma X,
trasmette la forma
mutata del gene sia ai
figli maschi sia alle
figlie femmine.
X
Y
X
XX
XY
X
XX
XY
La figlia femmina che erediterà la copia mutata del
gene sarà portatrice sana, come la madre.
Il figlio maschio, che erediterà la copia mutata del
gene dalla mamma, sarà malato perché ha un solo
cromosoma X non ha una copia del gene sano.
Ad ogni gravidanza,
se la coppia ha una figlia femmina avrà il 50% di
probabilità che sia sana ed il 50% di probabilità
che sia portatrice sana;
se la coppia concepisce un figlio maschio avrà il
50% di probabilità che sia sano ed il 50% di
probabilità che, invece, manifesti i sintomi della
malattia.
il papà presenta una
malattia recessiva
legata al cromosoma X
trasmette la copia
mutata del gene
responsabile a tutte le
figlie femmine. Esse
saranno portatrici sane della
malattia.
Tutti i figli maschi, invece,
ereditano dal padre il cromosoma
Y e saranno, quindi, sani.
Vediamo lo stesso concetto
attraverso un disegno:
X
Y
X
XX
XY
X
XX
XY
nella rara
eventualità in
cui la mamma
sia portatrice
sana di una
malattia
recessiva
legata al
cromosoma X
ed il papà sia
malato della
medesima
malattia, anche le
figlie femmine
possono presentare
la patologia.
X
Y
X
XX
XY
X
XX
XY
può accadere frequentemente nei matrimoni tra
consanguinei.
Quest'ultima considerazione riguarda tutte le
patologie ereditarie, indipendentemente dal
cromosoma coinvolto: i consanguinei, infatti,
hanno una maggior quantità di geni in comune
ed è, quindi, più facile che si manifestino
patologie ereditarie.
Il daltonismo
• malattia ereditaria recessiva X-linked
• Il daltonismo consiste in una cecità ai
colori, ovvero nell'inabilità a percepire i
colori (del tutto o in parte).
• Esistono diversi tipi di daltonismo. I più
diffusi sono dovuti ad alterazioni ereditarie
dei fotorecettori
Daltonismo :carattere recessivo
legato al cromosoma X
Emofilia
• L'emofilia è una malattia ereditaria recessiva X-linked
umana comportante una grave insufficienza nella
coagulazione del sangue dovuta alla mancanza, totale o
parziale, del "fattore VIII" (emofilia A)
• Il Fattore VIII è un fattore essenziale della coagulazione
del sangue noto anche come fattore anti-emofiliaco
(AHF). Negli esseri umani, il Fattore VIII è codificato dal
gene F8 sul cromosoma X.
• Difetti in questo gene concorrono nell'insorgenza
dell'emofilia A.
• L'emofilia colpisce quasi esclusivamente i maschi. Le
poche donne affette sono frutto di un padre emofilico e
una madre portatrice, oppure di mutazioni genetiche. I
maschi affetti possono avere parenti affetti dal lato
materno
Distrofia muscolare
• La distrofia muscolare è una malattia
degenerativa di origine genetica X-linked
che porta ad un progressivo indebolimento
di tutta o di parte della muscolatura
Studi di Morgan dimostrano il concetto
mendeliano di gene e la teoria
cromosomica dell’ereditarietà -geni xlinked
Si può dimostrare che un dato gene si trova sul
cromosoma X grazie alla specifica modalità di
trasmissione degli alleli recessivi legati alla X.
• Nel 1910 fu il genetista Thomas Hunt Morgan
con i suoi studi su Drosophila dimostrò che il
gene per il colore degli occhi è localizzato sul
cromosoma X e produsse così una delle prove
più convincenti del concetto mendeliano di gene
e della teoria cromosomica dell’ereditarietà.
• Morgan aveva osservato nel moscerino della frutta la comparsa del
carattere occhi bianchi, recessivo rispetto al carattere occhi rossi.
Incrociando femmine di Drosophila ad occhi rossi con maschi
ad occhi bianchi
Morgan ottenne in F1
il 100% di individui ad occhi rossi.
Incrociando gli ibridi F1
Morgan ottenne in F2
3/4 degli individui ad occhi rossi
1/4 di individui ad occhi bianchi
Le femmine erano tutte ad occhi rossi, i maschi erano per metà ad
occhi rossi e per metà ad occhi bianchi.
•
Queste anomalie si potevano spiegare ammettendo che il gene per il
colore dell’ occhio fosse localizzato sul cromosoma sessuale X e che
sul cromosoma sessuale Y del maschio non vi fosse alcun gene
normale corrispondente.
Incrociando femmine di Drosophila
ad occhi rossi con maschi ad occhi
bianchi
Morgan ottenne in F1
il 100% di individui ad occhi rossi
Incrociando femmine omozigoti occhi
bianchi con maschi eterozigoti occhi
rossi
Morgan ottenne
femmine ad occhi rossi
maschi ad occhi bianchi
fine
effetto Lyon
• L'inattivazione del cromosoma X, detto anche effetto
Lyon o lyonizzazione, è un normale processo biologico
che interessa tutte le femmine di mammifero e che
consiste nella disattivazione (perdita di funzione) di uno
dei due cromosomi sessuali X presenti nelle loro cellule.
Tale cromosoma viene "silenziato", ovvero reso inerte
dal punto di vista trascrizionale, tramite
impacchettamento in un'unità densa di eterocromatina a
formare una struttura inerte definita corpo di Barr; il
risultato di tale processo è un'attenuata espressione,
in tutte le cellule, dei geni portati dai cromosomi X, e
dei fenotipi da essi manifestati (i cosiddetti caratteri
legati al sesso).
• Le femmine di mammifero, infatti, possiedono due copie
di cromosoma X in ciascuna cellula (a differenza dei
maschi, che portano un X e un Y); la trascrizione dei
geni presenti in entrambi porterebbe ad una pericolosa
sovraespressione dei loro prodotti, che viene così evitata
inattivandone uno dei due. Nella quasi totalità dei
mammiferi, il cromosoma da disattivare viene scelto a
caso fra i due disponibili, e cellule diverse di uno stesso
organismo possono avere un differente X attivo (e,
conseguentemente, l'espressione di alleli diversi per
geni presenti in eterozigosi sui due cromosomi).
Il corpo di Barr
• Durante l’interfase del ciclo cellulare, nel nucleo di ogni cellula degli
individui di sesso femminile, si può vedere un addensamento di
cromatina chiamata Corpo di Barr. Si tratta di uno dei due
cromosomi X condensati e geneticamente inattivi
• Normalmente il corpo di Barr è presente nelle femmine di
mammifero (con genotipo XX) ed assente nei maschi (XY).
Esso è però assente nelle donne con Sindrome di Turner (X0),
presente nei maschi XXY (Sindrome di Klinefelter )e presente in
due esemplari nelle femmine XXX: il numero dei corpi di Barr è
quindi uguale a quello dei cromosomi X meno uno.
• Una volta che una cellula somatica ha inattivato un cromosoma X,
quello stesso rimane inattivo nelle sue discendenti. L'inattivazione
non avviene nelle cellule germinali, in quanto questo causerebbe la
mancata espressione dei geni legati al sesso nello zigote.
Espressione di geni dall'X inattivato
• Malgrado l'inattivazione dell'X, alcuni dei geni presenti
sul cromosoma silenziato vanno comunque incontro a
trascrizione e traduzione, "sfuggendo" all'inattivazione.
• in condizioni normali risultano espressi regolarmente da
entrambi i cromosomi X; La maggior parte di questi geni
si trova in quelle regioni del cromosoma X analoghe a
regioni presenti sull'Y: le cosiddette regioni
pseudoautosomiche.
• Dal momento che i geni che esse contengono vengono
ricevute in duplice copia in entrambi i sessi, non
necessitano di meccanismi di compensazione nelle
femmine: probabilmente per questo motivo tali geni sono
suscettibili di trascrizione anche nel cromosoma X
inattivato.
Sindrome di Turner (genotipo X0) e Sindrome di
Klinefelter (genotipo XXY).
• L'esistenza di geni capaci di sfuggire all'inattivazione
dell'X spiega per quale motivo esseri umani con un
numero anomalo di cromosomi X mostrino fenotipi
anomali: è il caso delle sindromi note come Sindrome di
Turner (genotipo X0) e Sindrome di Klinefelter (genotipo
XXY). Se l'inattivazione dell'X fosse totale, non vi
dovrebbe essere differenza tra questi genotipi ed un
assetto cromosomico normale (ovvero, individui XX, X0
e XXY avrebbero comunque un solo X attivo); al
contrario, la presenza di geni non silenziati causa
scompensi nel dosaggio dei loro prodotti, che generano
tali fenotipi patologici.
• L'esatto meccanismo tramite cui i geni
delle regioni pseudoautosomiche
sfuggano al silenziamento non sono
ancora conosciuti, tuttavia queste regioni
mostrando delle distinte caratteristiche nel
loro impacchettamento cromatinico.
Monozigosi
• L'effetto Lyon(inattivazione del
cromosoma X) avviene nelle femmine di
tutte le specie di mammifero, esseri umani
compresi; la disattivazione casuale di uno
dei due cromosomi X in ciascuna cellula
causa di fatto monozigosi degli alleli
presenti sul cromosoma non silenziato,
che vengono dunque espressi in quella
cellula, anche se recessivi.
Mosaicismo genetico
• Le femmine eterozigoti non hanno effetti evidenti.
• Ad esempio, le portatrici sane dell'emofilia hanno comunque
Fattore VIII funzionante nel sangue: questo perché la casualità
dell'inattivazione fa sì che esistano comunque cellule che esprimono
il gene.
• Gli effetti della lyonizzazione diventano però evidenti a livello locale,
in singole cellule o in piccole popolazioni di cellule derivate da una
progenitrice comune, che, anche se di fatto eterozigoti, possono
esprimere alleli recessivi di geni presenti sul cromosoma X: una
delle cause del fenomeno noto come mosaicismo genetico.
• Ad esempio, donne eterozigoti per un allele che produce uno
smalto dentale leggermente satinato possono trovarsi ad avere denti
con una striscia di smalto normale e una di smalto satinato, se parte
della gengiva sottostante esprime un gene e parte l'altro.
• All'inattivazione del cromosoma X è dovuta anche la
pezzatura del pelo di alcune gatte (gatto calico ),
infatti è sul cromosoma X che si trova il gene che
determina il colore del pelo, inattivando casualmente un
cromosoma X di ogni cellula (random X-chromosome
inactivation) si ha un vero e proprio mosaico di cellule e
dunque di colori del pelo. Se ad esempio, i due
cromosomi X portano rispettivamente uno il gene del
colore nero e l'altro il gene del colore marrone,
annullando casualmente uno dei due cromosomi si avrà
una ripartizione casuale del colore nero e marrone sul
pelo della gatta.
