”
o
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
CORSO DIPiGENETICA
o
n
i
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
CONTROLLO
DELL’ATTIVITÀ
R tà
GENICAsiNEGLI EUCARIOTI
r
e
v
i
n
U
Dal
DNA
alle
proteine
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
I controlli a
r
U
e
i
monte sono simili
b
d
o
(enhancers,
R tà
i
silencers,
s
r
promotori, ecc.), e
mentre molto iv
n
diversi sonoUi
controlli a valle.
”
o
Confronto
procarioti
-eucarioti
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
I geni dei
t
r
U
e
procarioti sono
i
b
d
o
colineari con il
R tà
messaggero,
i
s
quelli degli
r
e
eucarioti no.
v
i
n
U
”
o
I geni eucariotici sono discontinui
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
Confronto DNA-RNA
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
Le lettere rappresentano gli introni, i numeri gli esoni.
Gli introni di geni correlati
”
o
possono essere correlati
i
B
il
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
Detto anche hRNA (heavy)
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
Lo splicing
e
i
P ino
o
b
t
r
alternativo er U
i
b
d
o
à
Da un singolo gene R
si
t
i
possono ottenere più s
r
prodotti proteici. e
v
i
n
U
”
o
”
o
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
Un
esempio
d
o
R tà
i
s
di
splicing
r
e
v
i
n
alternativo
U
Un esempio
limite dalla
Drosophila
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
DSCAM è l’omologo di Drosophila
e
i
P ino
melanogaster della Down
o. rb
syndrome cell adhesion molecule
t
r
Nel lavoro originale gli autori
U
e
i
b
exons
riportano: if alternative
d
o
R tà
can be spliced independently,
i
s
then the Dscam locus potentially
r
e
encodes 38,016 isoforms.
v
i di isoIn effetti, molte migliaia
n
U già identificate!
forme sono state
Come calcolo le isoforme?
”
o
Il
capping
al
5’
previene la degradazione del mRNA da
parte delle esonucleasi
5’Ÿ3’ e quindi ne
controlla l’emivita.
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
La ob di
R tà
i
maturazione
s
r
e
v
i
del pre-mRNA
n
U
”
o
La coda
poli-A
del
mRNA
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
La poliadenilazione
i
b
d
o à
al 3’ previene la R
t
degradazione del
i
s
r
mRNA da parte
e
v
delle esonucleasi i
n
3’Ÿ5’ e quindiUne
controlla l’emivita.
”
o
Il metabolismo del ferro
”
o
nell’uomo ili
B
t rlo
n
e Ca
Distribuzione di Fe nell’organismo
g
r
“
e
i
o
P
n
i
3-5 g/70 kg:o
b
t
r
• 68% in r
Emoglobina
U
e
i
b
• 4%
in
Mioglobina
d
o
R
à
• 0.1% intTransferrina
i
sin Ferritina tissutale
• 27%
r
e
v
• 0.004% in Ferritina plasmatica
i
n
U • 0.6% in vari enzimi
Trasferrina e
ferritina
Ferritina (Ft):
24 subunità: H (Heavy o Heart) e L
(Light o Liver);
”
o
i
B
l
i
t rlo
n
Trasferrina (Tf):
e nella
a
g
abbondante
mucosa intestinale;
C
r
è una b-glicoproteina di 78
“
e
i
ha
formaodi sfera vuota: la cavità
kDa sintetizzata nel fegato;
Pcentrale
n
i
contiene fino a 4500 atomi
b
ha 2 siti di legame con Fe ; to
di Fe
r
r
U
è presente in 3 forme: e
saturazione di Ft per Fe:
i
b
d
• Tf o apoTf: 44%o
R tà
• normalmente 50-70%, ma
• Tf - Fe: 44%
i
dipende
dallo
stato
di
s
sovraccarico o deficit di Fe
• Tf-2 Fe: 11% er
v
i
• il Fe
in eccesso (>100% di
altissima affinità,
K =10 n
saturazione)
si
deposita
U di
10 M Ÿ in presenza
+++
25 isoforme: L24 in fegato e milza e
H24 in tessuti fetali, neoplastici,
cuore, placenta;
+++
+++
31
-1
eq
19
Tf, non esiste Fe+++ libero
+++
all’esterno della cavità centrale
dando origine a emosiderina.
Regolazione del livello del ferro
”
o
•
•
•
•
i
B
l
i
Deficit di ferro
Sovraccarico
t rlo di ferro
n
e Ca
g
r
“
Diminuzione della sintesi di
•
Aumento
della sintesi di
e
i
o
P iapoferritina
n
apoferritina nella mucosa
nella mucosa
o
b
t
r
Diminuzione del sequestro
• Aumento del sequestro di
r
U
e
di ferro
ferro
i
b
d
o
Aumento del passaggio
• Escrezione del complesso
R tdià
i
ferro nella circolazione
Ft-Fe durante il turnover
s
r
enterica
della mucosa intestinale
e
v
i
Aumento dell’assorbimento
n
di ferro U
Regolazione molecolare del
”
o
deficit/sovraccarico
di
i
BFe
li
•
•
t rlo
n
e Crisponde
a a [Fe]
Iron Regulatory Protein (IRP o aconitasi)
g
r
“
e
si lega a Iron Responsive Element
(IRE)
sull’mRNA della Ft-H,
i
o
P della
n
Ft-L, ALA sintasi e sul recettore
Tf
i
o
b
t
r
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
Effetto del deficit di ferro
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
Sul gene della ferritina:
Sul gene del recettore di Tf:
IRP destabilizza l’mRNA di Ft
Ÿ diminuzione di Ft Ÿ
aumento
dell’assorbimento
intestinale del ferro.
IRP stabilizza l’mRNA Ÿ aumento
di espressione del recettore di Tf
Ÿ aumento della internalizzazione
di ferro.
Effetto del sovraccarico di ferro
”
o
i
l
IRP stabilizza l’mRNA di Ft Ÿ
i lo B l’mRNA Ÿ
IRP tdestabilizza
aumento di Ft Ÿ diminuzione
n
diminuzione
di espressione del
r
e
a
dell’assorbimento
intestinale
di
g
recettoreCdi Tf Ÿ diminuzione
r
ferro.
“
e
dell’internalizzazione
di ferro.
i
o
P in
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
Sul gene della ferritina:
Sul gene del recettore di Tf:
Riassunto dei
controlli a valle
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
Il controllo dell’espressione genica r
“
e
i
negli eucarioti avviene a tre livelli:
P ino
trascrizionale, traduzionale e posto rb
t
r
traduzionale (modificazione
delleU
e
i
b
proteine: metilazione, acetilazione,
d
o
R tàtaglio
fosforilazione, glicosilazione,
i
proteolitico, ecc); quest’ultimo
può
s
r a livello
avvenire nel citoplasma,
e
v
i
del reticolo endoplasmatico
o
n
nell’apparato del
U Golgi.
”
o
La determinazione del sesso
”
nell’uomo
o
il
B
i lo
t
n
r
e
La gonade umana è
a
g
C
r
“
bipotente fino alla
e
i
sesta settimana di
P ino
o rb
sviluppo
t
r
embrionale. Il
U
e
i
b
Testis Determining
d
o
R tà
Factor (TDF)
i
prodotto dal gene
s
r
e
SRY trasforma la
v
i
gonade
n
indifferenziataUin
gonade maschile.
Mappatura di SRY
”
o
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
I maschi XX hanno una porzione di Y che include SRY; le
femmine XY mancano della porzione di Y che include SRY.
Localizzazione fine ed
identificazione di SRYo”
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
SRY codifica per un fattore nucleare con un dominio HGM conservata
U
ed un DNA binding domain di 79 aminoacidi; la maggior parte delle
mutazioni sex-reversal sono localizzate nel dominio HGM.
Il gene Tfm
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
Problemi legati all’X
”
o
Liane Russel e Mary Lion osservarono indipendentemente che molte
mutazioni legate al sesso nei topi e nell’uomo presentavano un fenotipo
variegato nelle femmine eterozigoti. Pertanto suggerirono che nei
mammiferi la compensazione del dosaggio potesse avvenire per
inattivazione di uno dei due cromosomi X delle femmine. Ad esempio in
donne eterozigoti per due alleli del locus G6PD (glucosio-6-fosfato
deidrogenasi) legato all’X , che hanno due forme elettroforeticamente
distinguibili (F e S), cloni di cellule isolate dalla pelle contengono o la
forma F o la forma S.
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R può
à
¸ Il cromosoma X inattivo
essere quello ricevuto dal padre o dalla
t
i
s
madre;
r
e
v
¸ l’inattivazione i nell’uomo avviene circa al 16° giorno dalla
n
U
fecondazione (500-1000
cellule);
¸ l’inattivazione viene ereditata clonalmente.
La compensazione del dosaggio-1
”
o
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
UIl cromosoma X inattivo a livello citologico
prende il nome di corpo di Barr.
La compensazione del dosaggio-2
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
La lionizzazione
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
La scelta di quale X inattivare in una certa cellula è casuale, per cui
le femmine di mammifero sono un mosaico genetico per i geni dell’X;
il fenomeno dell’inattivazione a scacchiera dell’X prende il nome di
lionizzazione (da Mary Lion). Ad esempio nei gatti un locus dell’X dà
pelo nero o arancio, mentre un locus autosomico è responsabile delle
parti bianche Ÿ i gatti di tre colori sono sempre femmine!
La determinazione del sesso
in Drosophila melanogaster
”
o
i
B
l
i
Nel
1916
Bridges
aveva
o
t
l che gli individui
n
dimostrato
r
eXXY Csono
a femmine e gli X0
g
r
“
e
sono
maschi Ÿ non è il
i
o
P incromosoma Y che determina il
o rb sesso in D. melanogaster!
t
r
U
e
A = un corredo
i
b
d
o
aploide di autosomi
R tà
(un cromosoma 2 + un
i
s
cromosoma 3 + un
r
e
cromosoma 4).
v
i
n
2X2A
U
1X2A
I rapporti X:A
”
o
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
Bridges concluse che
in Drosophila il sesso è dato da un equilibrio tra
v
i
n
geni femminilizzanti
U sull’X e geni mascolinizzanti sugli autosomi.
Nel 1921 Bridges aveva
ottenuto
rare
femmine
triploidi
e
le
aveva
incrociate
per
maschi
normali ottenendo i risultati
in tabella. Non basta avere
2 cromosomi X per essere
una femmina: gli intersessi
sono 2X3A!
Il gene Sexlethal (Sxl ) e il
”
differenziamento femminile
o
i
B
l
i
t rlo
Sxl ON
n
e Ca
g
r
“
e
i
o
P
n
i
Altri geni
o rb
t
r
che
U
e
i
b
controllano
d
o
R
à
la
t
i
s
r
determinae
v
i
zione del
n
U
sesso:
Sxl OFF
Numeratori e denominatori
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
”
Il gene
o
i
B
l
i
t rlo
n
Sxl è
e Ca
g
r
“
e
i
regolato
P ino
o rb
t
tramite er U
i
b
d
o
splicingR ità
s
r
e
alternativi
v
i
n
U
Sxl si autoregola (feedback +)
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
Analisi molecolare dei geni della
determinazione del sesso”
o
i
Sxl, tra e tra-2 codificano per proteine che
legano
l’RNA
B
l
i
o
ttra regolandone
l
SXL si lega al proprio trascritto e a quello di
lo splicing
n
r
e Ca
DSX è un fattore digtrascrizione
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
Riassumendo…
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
I ginandromorfi in Drosophila
Sono il risultato di una non-disgiunzione mitotica degli X durante la prima
mitosi di uno zigote femmina, subito dopo la fertilizzazione dell’uovo.
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
Dalla determinazione del sesso
alla compensazione del dosaggio
”
o
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
La compensazione del dosaggio
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
Tanti sistemi,
un solo scopo
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
Lo sviluppo della Drosophila e i
geni omeotici
”
o
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
Il gene Ubx
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
Corrispon”
o
i
B
l
i
t rlo
denza tra
n
e Ca
g
r
“
posizione
e
i
P ino
o
b
t
r
sul cromo- er U
i
b
d
soma edRo tà
i
s
r
espressione
e
v
i
n
U
Questa
i
B
l
i
t rlo
n
corrispone Ca
g
r
“
e
i
denza è o P ino
b
t
r
r
U
e
evolutivai
b
d
o
R
mente sità
r
e
v
conservata
i
n
U
”
o
Piccole mutazioni, grandi cambiamenti
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
L’esempio della polidattilia
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
Ancora
”
o
sulla
i
B
l
i
t rlo
n
relazione
e Ca
g
r
“
e
i
posizione/
P ino
o rb
t
r
funzione be i U
d
o
à
Nella variegazione R
per
t
i
effetto di posizione s
r
(PEV) la funzione di e
un
v
i
gene può essere
n
U
alterata se il gene
cambia di posto.
Metilazione e
imprinting
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
Anche la quantità di prodotto
genico può influire sul fenotipo
”
o
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
I cromosomi politenici e lo
studio dell’attività genica
”
o
I puffs sono zone di DNA decondensato; tramite
ibridazione
in situ o
i
B
l
i dell’RNA)
somministrando uridina radioattiva (precursore
si è visto
o
t
l
n
che trascrivono RNA in abbondanza. e
Quindi ilar
DNA nei puffs si
gdecondensa
C
per permettere la
r
“
e trascrizione.
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
I puffs possono essere inducibili
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
I puffs appaiono e scompaiono con
modalità specifiche durante lo
sviluppo, pertanto l’espressione
genica è regolata. Molti puffs
sono regolati dall’ormone ecdisone
che svolge un ruolo importante
nello sviluppo pupale; altri invece
possono rispondere a stimoli di
varia natura, per esempio termici
(HSP, heat shock proteins).
”
o
I mitocondri
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
Sono responsabili della
respirazione cellulare e
possiedono un proprio
DNA circolare che
codifica funzioni non
presenti nel nucleo.
”
o
Esempio
”
di
o
i
B
l
i
t rlo
n
eredità
e
a
g “C
r
e o mitoconi
P in
o rb
t
r
U
driale
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
È un esempio
di eredità
citoplasmatica
Malattie
mitocondriali
umane
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
g
r
“
e
i
P ino
o rb
t
r
U
e
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
I cloroplasti
i
B
l
i
Sono responsabili della
o
t
l
n
fotosintesi clorofilliana
r
e
a
g “C
e anche loro possiedono
r
e o
un
proprio
DNA
i
P in
circolare che codifica
o rb
t
funzioni non presenti
r
U
e
nel nucleo.
i
b
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
Vari tipi di
cloroplasti
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
I plastidi, presenti solo nelle piante,
g
r
si suddividono in cloroplasti verdi
“
e
o
che contengono clorofilla e servono Pi
n
i
per la fotosintesi, cromoplasti
o rb
t
colorati con funzione per lo
più
r
U
e
vessillifera, cioè di richiamo
(fiori
e
i
b
d
frutti) e leucoplasti o
incolori con
R
à
funzione di riserva di itamido
spossono
(patate); questi organelli
r
trasformarsi l’uno e
nell’altro in
v
i
seguito a stimoli nopportuni, come
Udiventano verdi se
nelle patate che
esposte alla luce.
”
o
Esempi di eredità
”
plastidica
1
o
i
B e
l
i
Mitocondri
t rlo
n
cloroplasti vengono
e
a
g “C ereditati con il
r
e o citoplasma delle
i
P in ovocellule e quindi si
o rb
t
r
trasmettono solo per
U
e i
via materna e mai per
b
d
o
via paterna (né gli
R tà cells
i
spermi né i pollini
s
r
hanno una vera e
e
v
i
propria struttura
n
cellulare; ricordare
U
Sxl).
Esempi di
”
o
i
eredità
B
l
i
t rlo
n
eplastidica
a
2
g
C
r
“
e o
i
P in
o rb La sterilità maschile nel
t
r
mais
mostra
eredità
U
e
i
b
citoplasmatica:
reincroci
d
o
R tà
successivi che mettano il
i
nucleo di una linea maschios
r
e
fertile dentro il citoplasma
v
i
di una linea maschio-sterile
n
U
produce
sterili.
linee
maschio-
i
B
l
i
t rlo
n
e Ca
Esempi di
g
r
“
e
i
o
P
n
eredità
i
o rb
t
r
plastidica - b3e i U
d
o
R tà
i
s
r
e
v
i
n
U
”
o
