Diapositive dalla lezione 3

Malattie genetiche
Ognuno di noi possiede 46 cromosomi:
22 coppie di autosomi e 2 cromosomi sessuali
Ciascun cromosoma
è costituito da due
cromatidi fratelli che
derivano dal padre e
dalla madre
Le Leggi di Mendel
• Prima di Mendel si riteneva che uno dei genitori
contribuisse maggiormente alle caratteristiche della
progenie (teoria dell’homunculus).
• Un altro concetto ingannevole era quello dell’eredità
per mescolamento, che però non spiega la variabilità
tra fratelli.
Innovativita’ del lavoro di Mendel
• Utilizzo della pianta di pisello
(Pisum sativum):
• Facilmente coltivabile
• Autofecondazione/fecondazio
ne incrociata
• Tempo breve di generazione
ed elevato numero di esemplari
in ogni progenie
stigma
stame
ovario
ovulo
carena
Analisi di un incrocio monoibrido
Generazione
AA
P (parentale)
(
AA= giallo dominante
aa
aa = verde recessivo
x
polline) ( + ovuli)
Aa
F1 (prima filiale)
tutti gialli
Aa X Aa
autofecondazione
¼ AA
¼ aa
½ Aa
F2 (seconda filiale)
6022 gialli : 2001 verdi
3:1
Analisi della F2
6022 gialli : 2001 verdi
3:1
F2
3/4 gialli
1/4 verdi
AA
1/4 gialli puri
1
1/2 gialli impuri
2
Aa
1
aa
1/4 verdi puri
Definizioni
• Le diverse forme di un determinante (gene) sono
chiamate alleli
•Gli individui che hanno due alleli uguali (linee pure) sono
detti omozigoti
• Gli individui che hanno due alleli diversi (ibridi) sono
detti eterozigoti
• Le cellule sessuali sono chiamate gameti
• L’aspetto di un organismo è detto fenotipo
• La composizione genetica di un organismo è detta
genotipo
x
P
AA
gameti
aa
solo A
solo a
F1
Aa
gameti
ovuli
1/2 A
1/2 a
1/2 A
1/4 AA
1/4 Aa
1/2 a
1/4 Aa
1/4 aa
polline
Genotipi F2
Fenotipi F2
I legge di Mendel
I due membri di una coppia di geni (allele materno e
paterno) segregano (si separano) l’uno dell’altro
durante la formazione dei gameti (cellula germinale)
Cosa succede se si incrociano linee pure (omozigoti)
che differiscono per due caratteri?
• a- Colore verde
• b-Rugoso
aabb
AABB
ab
AB
AaBb
AaBb
AaBb
AB
fenotipi
aB
Ab
ab
• A- Colore giallo
• B-Liscio
II legge di Mendel
I fattori che controllano caratteri diversi si
distribuiscono in modo indipendente gli uni dagli altri
Un cromosoma deriva dalla madre ed uno dal padre
Quindi, ogni persona ha due copie di ciascun gene:
una derivante dal padre, ed uno dalla madre
Genetica e malattie

Malattia monogenica: La mutazione di un
singolo gene determina il fenotipo clinico

Malattia poligenica: Più geni concorrono a
determinare il fenotipo clinico

Malattie multifattoriali: Fattori genetici ed
ambientali concorrono allo sviluppo del del
fenotipo clinico.
Es. alcuni tipi di cancro, il diabete, obesità,
etc.
Recessività e dominanza
Tali concetti hanno differente valenza in Medicina
applicativa e in Genetica medica.
Medicina applicativa
Carattere recessivo; Il fenotipo
clinico presente solo in pazienti omozigoti
per una mutazione
Carattere dominante; Fenotipo clinico
presente anche in soggetti eterozigoti per la
mutazione
Genetica Medica
Mutazione recessiva: il prodotto del
singolo gene non mutato è sufficiente
per la funzione svolta
Mutazione dominante: Il prodotto
del singolo gene non è sufficiente
per la funzione svolta
Malattie AUTOSOMICHE
Quando interessano i
cromosomi autosomici
Malattie
Eterocromosomiche o
X-linked
Quando interessano i
cromosomi sessuali
• Malattia Autosomica DOMINANTE
Il carattere malato è dominante
Il gene malato è ereditato da un SOLO genitore
Anche il genitore è malato
•Malattia Autosomica RECESSIVA
Il carattere malato è recessivo
Quindi il gene malato è ereditato da entrambi i genitori
Che sono PORTATORI
Esempio ereditarietà autosomica
recessiva
Maschio
Femmina
Caratteristiche
1. Il fenotipo clinico non compare in tutte le generazioni, il
soggetto affetto non ha un genitore malato
2. I genitori di soggetti affetti sono portatori asintomatici
della mutazione.
3. I genitori di soggetti affetti molto spesso sono consanguinei.
4. Maschi e femmine trasmettono in modo identico il carattere alla
discendenza, indipendentemente dal sesso.
5. Il rischio ad ogni evento di nascita di trasmettere la mutazione
è 25%.
Altered Recessive Genes
Carrier
Father
Normal
Son
Carrier
Daughter
Carrier
Mother
Carrier
Son
Affected
Daughter
Esempio ereditarietà autosomica
dominante
Caratteristiche
1. Il fenotipo compare in tutte le generazioni, ciascun
soggetto affetto ha un genitore malato
2. Ogni discendente di un genitore affetto ha il 50% di
possibilità di ereditare il tratto fenotipico.
3. Soggetti fenotipicamente normali non trasmettono il
carattere alla discendenza.
4. Maschi e femmine trasmettono in modo identico il
carattere alla discendenza indipendentemente dal sesso
Altered Dominant Genes
Affected
Father
Affected
Daughter
Normal
Son
Normal
Mother
Affected
Son
Normal
Daughter
Malattie X-linked
EMOFILIA e la Regina Vittoria
Esempio ereditarietà xlinked recessiva
Caratteristiche
1. L’incidenza del carattere è più alta
nei maschi che nelle femmine
2. Le donne eterozigoti sono
solitamente non affette, ma possono
esprimere il carattere con severità
variabile a seconda del pattern di
inattivazione del cromosoma X
3. Il gene mutato è trasmesso dal
padre a tutte le figlie
4. Il gene non è mai trasmesso da
padre a figlio
5. Il gene può essere trasmesso
attraverso femmine portatrici sane.
Esempio ereditarietà xlinked dominante
Caratteristiche
1. I maschi affetti non hanno
figli malati nè figlie sane
2. Sia i discendenti di sesso
maschile che femminile di una
donna affetta hanno il 50% di
possibilità di ereditare il
fenotipo.
3. Le femmine affette sono circa
il doppio dei maschi affetti, ma
esse avranno, solitamente, un
fenotipo meno grave
Esempio di malattia genetica autosomica recessiva
Fibrosi cistica
FIBROSI CISTICA
Malattia ereditaria autosomica recessiva
Frequenza malattia 1/2500
Frequenza di portatori nella popolazione di
origine Caucasica = 1/25
Interessa numerosi organi:
polmoni, fegato, pancreas, intestino ed
apparato riproduttivo
CLINICA
• apparato respiratorio
Infezioni delle vie respiratorie
Colonizzazione batterica
• apparato gastrointestinale
insufficienza pancreatica
• apparato genitourinario
Azoospermia ostruttiva
pelle
GENETICA
• Entrambi i genitori sono
eterozigoti
• I portatori hanno il
25% di rischio di avere
figli affetti
• Maschi e femmine sono
ugualmente affetti
Aa
AA
aA
Aa
aA
aa
Il Gene

CFTR = Cystic Fibrosis Conductance transmembrane
regulator
Mappa sul cromosoma 7, nella regione 7q31.2

L’espressione del gene è tessuto specifica

La Proteina
•Canale per il Cloro nelle cellule epiteliali
• Appartiene alla famiglia delle glicoproteine di membrana che possiedono
siti intracellulari di legame per l’ATP (ABC-family)
Il canale del cloro
E’ composta da 5 subunità simmetriche:
• NBF1-NBF2
(Siti di legame dei nucleotidi)
• TMD1-TMD2
(Segmenti transmembrana)
• R-Domain
(Regione Regolatrice)
TMD-1
TMD-2
out
in
Regione R
N
ATP
NBF-1
Protein chinasi
Attivate dall’cAMP
ATP
NBF-2
C
Mutazioni


Oltre 1000 mutazioni
lungo
l’intero
gene
CFTR
mappato
sul
cromosoma 7q31.2
alterazioni
funzionali/strutturali
del CFTR
Epidemiologia delle mutazioni CFTR in Italia
Mutations
Campania Basilicata Puglia Northern
Italy
F508
55.6
55.8
46.8
47.6
N1303K, G542X,
W1282X, 17171G>A, R553X
18.6
13.4
18.1
10.1
4382delA, 1259insA,
I502T, G1349D
0.3
0
10.5
0
4016insT, G1244E,
R1158X, 711+1G>T,
L1065P
7.2
3.8
1.7
0
2183AA>G, R1162X
0
2.3
5.8
1.9
0.6
1.1
0
19.1
Other known
mutations
6.6
7.6
6.0
13.6
Total detection rate
91.6
8.4
92.1
7.9
84.6
15.4
90.2
9.8
852del22
Unknown mutations
SCREENING DELLE MUTAZIONI CFTR

Caso clinico: diagnosi accertata o
sospetto clinico

Familiarità

Fecondazione assistita
SCREENING di PRIMO LIVELLO
Flowchart per la caratterizzazione di alleli FC
pazienti FC
FC
Analisi con Kit diagnostico
2 alleli FC
caratterizzati
dHPLC
Mutazioni più
comuni
1 allele caratterizzato
Analisi mediante dHPLC
• Il campione di DNA da analizzare viene amplificato mediante
reazione di PCR. Se i due alleli differiscono anche per una singola
base, dopo un ciclo di denaturazione e rinaturazione, si formeranno
2 specie molecolari
•L’amplificato viene analizzato mediante cromatografia.
LA DIAGNOSI PRENATALE
La diagnosi prenatale
comprende una serie di
tecniche strumentali e
di laboratorio
finalizzate al
monitoraggio della
gravidanza, dal
concepimento al
momento
immediatamente
precedente il parto.