Problemi relativi alla interpretazione di un albero genealogico 1. allele recessivo molto frequente 2. penetranza 3. espressività 4. eterogeneità genetica 5. mutazione de novo 6. esordio tardivo della malattia 7. fenocopie 8. complementazione 9. "imprinting" genomico 10. esclusione di paternità 4. Eterogeneità genetica Fenotipi uguali o molto simili possono essere determinati da meccanismi genetici diversi. 1. Eterogeneità allelica: alleli diversi mutati dello stesso gene determinano lo stesso fenotipo (Esempio: fibrosi cistica, fenilchetonuria). 2. Eterogeneità di locus: geni diversi mutati determinano lo stesso fenotipo (Esempio: retinite pigmentosa, albinismo sordomutismo). 4a. eterogeneità allelica Distribuzione delle mutazioni nel gene della fibrosi cistica, CFTR: Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator Distribuzione delle mutazioni nel gene della fenilalanina idrossilasi (causa la PKU) 4b. eterogeneità di locus: mutazioni in geni diversi possono determinare il medesimo fenotipo fenotipo A fenotipo A Problemi relativi alla interpretazione di un albero genealogico 1. allele recessivo molto frequente 2. penetranza 3. espressività 4. eterogeneità genetica 5. mutazione de novo 6. esordio tardivo della malattia 7. fenocopie 8. complementazione 9. "imprinting" genomico 10. esclusione di paternità 5. Mutazione de novo Problemi relativi alla interpretazione di un albero genealogico 1. allele recessivo molto frequente 2. penetranza 3. espressività 4. eterogeneità genetica 5. mutazione de novo 6. esordio tardivo della malattia 7. fenocopie 8. complementazione 9. "imprinting" genomico 10. esclusione di paternità 6. Esordio tardivo della malattia Un allele dominante può non manifestarsi alla nascita, bensì in età avanzata. Esempio: corea di Huntington Problemi relativi alla interpretazione di un albero genealogico 1. allele recessivo molto frequente 2. penetranza 3. espressività 4. eterogeneità genetica 5. mutazione de novo 6. esordio tardivo della malattia 7. fenocopie 8. complementazione 9. "imprinting" genomico 10. esclusione di paternità 7. Fenocopie La fenocopia è la “copia di un fenotipo” determinato geneticamente, ma che, invece di essere determinato da fattori genetici, è determinato da fattori ambientali. Esempio: le malformazioni causate da agenti chimici (es. talidomide, focomelia) o da virus (virus della rosolia, sordità). I caratteri fenotipici che si osservano nelle fenocopie non sono ereditari. Problemi relativi alla interpretazione di un albero genealogico 1. allele recessivo molto frequente 2. penetranza 3. espressività 4. eterogeneità genetica 5. mutazione de novo 6. esordio tardivo della malattia 7. fenocopie 8. complementazione 9. "imprinting" genomico 10. esclusione di paternità 8. Complementazione Complementazione: restaurarsi della funzione biologica, quando due mutazioni, che causano ciascuna perdita della funzione, si trovano nello stesso genoma o nella stessa cellula. Famiglie con una forma di sordomutismo Famiglie con albinismo Assenza di complementazione I II III Complementazione Composto A Fenotipo genitori Fenotipo progenie albino x albino albina assenza di complementazione albino x albino normale complementazione Gene A Gene B α β B Gene C γ melanina C Genitori albini Progenie aa-- x aa-- aa-- tutta albina --bb x --bb --bb tutta albina aaBB x AAbb AaBb normale Problemi relativi alla interpretazione di un albero genealogico 1. allele recessivo molto frequente 2. penetranza 3. espressività 4. eterogeneità genetica 5. mutazione de novo 6. esordio tardivo della malattia 7. fenocopie 8. complementazione 9. "imprinting" genomico 10. esclusione di paternità 9. “Imprinting" genomico: un caso di eredità non mendeliana “Imprinting" genomico: espressione differenziale di un gene a seconda dell’origine parentale ovvero a seconda di quale genitore l’abbia trasmesso. 1. Imprinting materno = geni materni non espressi 2. Imprinting paterno = geni paterni non espressi La gametogenesi in un sesso “marca” un gene o un cromosoma, in modo da renderlo diverso dalla sua controparte fornita dal genitore dell’altro sesso. L’imprinting genomico è una modifica reversibile del genoma (fenomeno epigenetico) = modificazione dell’espressione di un gene senza modificazione del DNA. I geni non sono intrinsecamente paterni o materni. Se un uomo passa al figlio un gene sottoposto a imprinting, che ha ereditato dalla madre, l’ha ricevuto con l’imprinting materno, ma lo passa con l’imprinting paterno. L’imprinting deve essere un fenomeno reversibile, in modo da poter essere cancellato e reimpostato ad ogni generazione. Imprinting Fenomeno epigenetico reversibile. L’allele materno o paterno, a seconda del gene, durante la gametogenesi viene represso (metilazione). In ciascuna generazione, l’imprinting precedente viene rimosso e ridefinito. Mentre per la maggioranza dei geni l’espressione è biallelica, per i geni soggetti a imprinting l’espressione è monoallelica e viene espresso solo l’allele paterno o materno. Imprinting paterno Imprinting materno Imprinting è una caratteristica di un numero limitato di singoli geni o di piccole regioni cromosomiche (si stima circa 200 geni nell’uomo). Autosomi: cromosoma 11 (almeno 7 geni) cromosoma 15 (almeno 7 geni) cromosoma 6 cromosoma 7 cromosoma 14 • Malattie da imprinting Alcune malattie dovute a imprinting genomico - sindrome di Prader-Willi (obesità, fame insaziabile, diabete, ritardo mentale, morte in genere verso i 30 anni) - sindrome di Angelman (movimenti incontrollabili da burattino, scoppi di riso ingiustificati, ritardo mentale) Geni nella regione di Prader-Willi/Angelman Cause della Angelman: sindrome di Prader-Willi e di - piccola delezione nel braccio lungo del cromosoma 15 paterno (s. Prader-Willi) o materno (s. Angelman) (circa 70% dei casi); - disomia uniparentale materna (s. Prader-Willi) o paterna (s. Angelman) (entrambe le copie del cromosoma sono ereditate dallo stesso genitore, e quindi mancanza della copia del cromosoma 15 dell’altro genitore) (29% dei casi); - errore di imprinting dovuto a mutazioni nei centri che controllano l’imprinting (circa 1% dei casi). Disomia uniparentale (1): principali cause raro Gamete disomico + gamete nullisomico raro Zigote trisomico + perdita del cromosoma del gamete normale Disomia uniparentale (2): conseguenze 1. Omozigosi per gli alleli presenti sul cromosoma 2. Presenza dei geni derivati da un solo genitore e mancanza dei geni dell’altro genitore 3. Sindromi conseguenti ad imprinting Problemi relativi alla interpretazione di un albero genealogico 1. allele recessivo molto frequente 2. penetranza 3. espressività 4. eterogeneità genetica 5. mutazione de novo 6. esordio tardivo della malattia 7. fenocopie 8. complementazione 9. "imprinting" genomico 10. esclusione di paternità