ANALISI GENOMICA DEL CROMOSOMA 21 UMANO
Metodologia: 518 cloni in BAC (Bacterial Artificial Chromosome), ognuno circa 50 – 70 kb
Ordinati in 5 grandi contigs mediante confronto fra sequenze terminali e sovrapposizione di STS
Controllata mediante FISH la posizione dei contigs lungo il cromosoma
I singoli cloni sono stati controllati almeno 5 volte
Manca 0.3% della sequenza perché non sono stati completati i “buchi” fra i contigs non sovrapposti.
Dimensioni: 33.8 Mb di DNA, 1% del genoma, 281 kb nel braccio corto (21p)
225 geni nel braccio lungo (21q) + uno soltanto nel braccio corto 21p (fosfatasi serinica a funzione ignota e non
essenziale; il braccio corto può essere deleto senza conseguenze fenotipiche).
Catalogo dei tipi di sequenze
A.- 225 Sequenze Geniche: ORF, open reading frame, [CpG islands, promotore, AUG, mancanza di codici di stop per
almeno 150 bp, sequenza AATAAA per la coda di polyA]
127 già descritte, 10 kinasi, 5 proteine di adesione, fattori di trascrizione, recettori e canali di membrana
13 riconoscibili, ma nuove, simili a proteine già descritte nell’uomo o in altri eucarioti
17 nuove, ma con esoni noti, codificanti per moduli proteici noti
68 anonime, completamente nuove, non somiglianti a nessun gene già descritto, ma contenenti EST e quindi
sicuramente espresse
59 pseudogeni, non esprimibili, alcuni derivati dai precedenti geni, in regioni ricche di ALU
B.- Sequenze ripetute intersperse:
13% di LINE, long interspersed nuclear elements, ripetizioni di 1000 – 800 bp
9.5% di SINE, short interspersed nuclear elements, ripetizioni di 200 – 300 bp, (ALU)
6% di VNTR [variable number tandem repeats], mini e micro satellite
C.- Sequenze non geniche e non ripetute, attorno a 55%.
Significati genetici dell’analisi delle sequenze.
A.- dimensione dei geni: 1 gene di 840 kb, 22 geni > 100 kb. 23 geni più grandi occupano 3320 kb
Dimensione media di 39 kb. [127 noti di 57 kb, 98 nuovi di 27 kb]
Spazio genico 26% su 33,8 mb del chrom. 21: 39 kb per gene x 225 geni = 8775 kb.
Spazio medio codificante e di segnale per gene: 1,7 kb su 39 kb= 4,4%: esone/introne=1/30
B.- densità genica, circa metà di quella degli altri cromosomi (ad es., chrom 22)
Geni concentrati nelle porzioni mediane del braccio lungo, scarsi nei centromeri e telomeri
Più densi nella metà telomerica (167 geni) che nella metà centromerica (58 geni)
10 mb della regione centromerica contengono soltanto 7 geni
C.- variabilità intraspecie. Analizzati 22 genomi umani diversi nelle stesse 1,36 mb di sequenza.
Una differenza (point mutation) ogni circa 800 nucleotidi.
1/500 nelle porzioni centromeriche e telomeriche, 1/1000 nelle regioni intermedie con tanti geni
Una delezione o inserzione puntiforme ogni 4000 bp
I diversi esseri umani, indipendentemente dalla “razza”, differiscono fra loro solo di 0,1%
Identificati punti di rottura per traslocazioni cromosomiche nelle regioni peri-centromeriche.
D.- eventi di ricombinazione: confronto fra la mappa genetica (distanza in uM) e quella fisica (bp)
Maggiore densità di crossing over nei centromeri nelle donne e nei telomeri nei maschi
E.- Evoluzione cromosomica: confronto con il chrom. 22: uguale lunghezza, 1% del genoma, 546 geni,
Mini e microsatelliti con ripetizioni identiche nelle regioni centromeriche dei due cromosomi
Probabile origine evolutiva comune (#21 e #22) per duplicazione di un cromosoma ancestrale.
Confronto con i cromosomi del topo: origine comune con i cromosomi murini 16, 17 ed in parte 10.
F.- Geni – malattia: 1.- Down, dosaggio genico triploide per il braccio lungo, geni a dosaggio critico ( fattori di
trascrizione, morfogeni, proteine di adesione importanti per lo sviluppo).
2.- Alzheimer precoce famigliare. Geni senilina1 e senilina 2; precursore del β amiloide
3.- Leucemie e tumori solidi: geni oncosopressori e oncogeni coinvolti in traslocazioni.
