Le mutazioni genetiche

Le mutazioni
La struttura del DNA, che è la base della trasmissione
dei caratteri ereditari, ha una stabilità relativa e non
assoluta. La stabilità garantisce la conservazione
dell'informazione iniziale, l'instabilità invece ne
determina le modificazioni, ovvero le mutazioni.
Le mutazioni possono essere distinte in:
1. mutazioni geniche;
2. mutazioni cromosomiche;
3. mutazioni genomiche.
mutazioni spontanee e
indotte
Le mutazioni possono ancora essere distinte in:
•
indotte: sono causate da agenti mutageni;
•
spontanee: insorgono in condizioni normali in assenza di
specifici agenti esterni identificabili (molto rare)
mutazioni spontanee
Hanno un ruolo importante in fenomeni biologici quali
l’evoluzione e la cancerogenesi, e probabilmente sono
implicate anche nell’invecchiamento, malattie
autoimmuni, neurodegeneratorie, aterosclerosi.
Spontaneamente sono prodotti tutti i tipi di mutazione
genica: sostituzione di base, inserzioni, duplicazioni e
delezioni.
Le mutazioni si verificano con maggiore frequenza in
alcuni siti definiti punti caldi (hot spots), come quelli
contenenti 5-metil-citosina.
1) Mutazioni geniche
Sono cambiamenti
della sequenza
nucleotidica del DNA.
Si possono verificare
per:
sostituzione di base;
inserzione/duplicazio
ne/delezione
(frameshift).
Mutazioni genetiche per
sostituzione
•
transizioni: sostituzione di una purina (A, G) con un’altra
purina oppure di una pirimidina (T, C) con un’altra pirimidina; è
mantenuto l’orientamento purina : pirimidina nelle due eliche;
•
trasversioni: sostituzione di una purina con una pirimidina o
viceversa; l’orientamento delle purine e pirimidine nelle due
eliche è invertito.
frameshift
È l’inserzione o delezione di una o poche coppie di basi (mai
dispari) in regioni codificanti o non. Ne deriva uno scorrimento del
frame di lettura dal sito mutato in poi. Le sostituzioni di basi
possono creare mutanti:
•
missenso: inserimento di un aminoacido sbagliato in un
polipeptide per cui si ha la produzione di una proteina
difettosa. Accadrà una riduzione della funzione.
Fenotipo
parzialmente mutato.
•
nonsenso: la tripletta modificata non codifica per alcun
aminoacido per cui si ha la produzione di proteine tronche.
Fenotipo mutante completo.
Mutazione per delezione
La delezione (o addizione) di tre coppie di nucleotidi
porta alla perdita (o acquisto) di un aminoacido (o più)
nella sequenza proteica senza che nel complesso
questa sia seriamente modificata.
• Silente: porta alla formazione di una nuova tripletta
che codifica per lo stesso aminoacido a causa della
degenerazione del codice genetico e quindi non c’è
una variazione fenotipica.
• Neutra: non ha effetto sul fenotipo e passa
inosservata.
2) Mutazioni cromosomiche
Le mutazioni cromosomiche possono essere
classificate in due gruppi principali
•
numeriche= cambiamenti nel numero di interi
assetti cromosomici oppure modifiche nel
numero di singoli cromosomi;
•
Strutturali= modifiche nella sequenza del
DNA lungo l’asse del cromosoma in seguito
ad eventi di rottura del cromosoma stesso.
mutazioni
cromosomiche
numeriche
Si distinguono in:
•
Poliploidia: cambiamento di interi assetti cromosomici. Il
numero dei cromosomi di un organismo è un multiplo del
numero aploide di quella specie.
•
Aneuploidia: modifica del numero di singoli cromosomi che
determinano un diverso numero a carico della coppia
cromosomica
mutazioni
cromosomiche
strutturali
Esistono quattro tipi principali di mutazioni cromosomiche che
implicano cambiamenti nella struttura del cromosoma:
•
•
•
delezioni e duplicazioni: causano un cambiamento nella quantità
di DNA;
inversioni: comportano un cambiamento nell’orientamento di un
tratto cromosomico;
traslocazioni: implicano un cambiamento nella localizzazione di
un segmento cromosomico.
queste mutazioni hanno origine da una o più rotture nel cromosoma. La
sua funzione può andare perduta.
Le delezioni e duplicazioni
delezione
E’ caratterizzata dalla
perdita di un tratto di
un cromosoma in
seguito ad una rottura
che può essere indotta
da diversi agenti
eziologici: la
temperatura, le
radiazioni, virus,
sostanze chimiche o
da errori nella
ricombinazione.
duplicazione
E’ caratterizzata dal
raddoppiamento di un tratto
di un cromosoma. La
dimensione del tratto
duplicato può variare e i
segmenti duplicati possono
trovarsi in punti diversi del
genoma oppure essere
vicini
Le inversioni
Si verifica quando un segmento cromosomico viene tagliato
e poi reintegrato nel cromosoma dopo rotazione di 180°
rispetto all’orientamento originale.
•
Inversione pericentrica: comprende il centromero;
•
Inversione paracentrica: non comprende il centromero.
Il materiale genetico non viene perduto, però possono
esservi delle conseguenze fenotipiche.
Le conseguenze meiotiche:
•
se l’inversione è allo stato omozigote, la meiosi è
normale;
•
se l’inversione è allo stato eterozigote, il crossing-over
comporta gravi conseguenze genetiche.
Le traslocazioni
consiste nel cambiamento di posizione di segmenti cromosomici
e quindi delle sequenze geniche in essi contenute. Non vi è
perdita di materiale genetico.
Vi sono due tipi di traslocazioni semplici:
•
intracromosomica (in un cromosoma): cambiamento di
posizione di un tratto cromosomico entro lo stesso
cromosoma
•
intercromosomica (tra cromosomi): spostamento di un
segmento cromosomico da un cromosoma ad un altro non
omologo.
mutazioni cromosomiche
strutturali
3) Le mutazioni genomiche
Si parla di mutazioni genomiche quando un organismo
presenta cromosomi in più o in meno rispetto al
normale.
•
Se sono presenti interi corredi cromosomici in più o in meno si
parla di euploidia aberrante;
•
se invece è solo una parte del corredo in eccesso o in difetto
l'anomalia è chiamata aneuploidia.
•
Se Il numero di cromosomi è un multiplo esatto di n, dove n è il
numero aploide (nell’uomo è 23) so tratta di Poliploidia.
aneuploidia
I cromosomi presenti in una cellula sono in numero diverso dal
normale numero aploide di cromosomi
Le forme di aneuploidia più frequenti sono la mancanza di un
cromosoma da una coppia (monosomia) o la presenza di un
cromosoma in più in una coppia (trisomia).
•
trisomia : Un esempio è la sindrome di Down, chiamata
anche trisomia 21; gli individui affetti da questa sindrome
hanno tre copie del cromosoma 21, invece che due.
•
Monosomia: ad esempio la sindrome di Turner; gli individui
nati con questa anomalia possiedono un solo cromosoma
sessuale, quello femminile X.
euploidia
Condizione di una cellula o di un organismo
caratterizzati da un numero di cromosomi
corrispondente ad un multiplo esatto del corredo
aploide (2n, 3n, 4n….).
È cioè la condizione in cui il numero di
cromosomi di una cellula è quello naturale invece
dell'eteroploidia.
Eteroploidia= mutazione del corredo
cromosomico, presenta un numero di cromosomi
diverso da quello normale (2n)
Poliploidia
I cromosomi presenti in una cellula sono in numero
multiplo rispetto al normale numero aploide di
cromosomi: per esempio la tetraploidia ha 92 cromosomi
totali.
È dovuta da anomalie della fecondazione:
1. Disturbi nel corso della mitosi (non si forma il fuso
mitotico);
2. Disturbi nel corso della meiosi (fusione di 2 nuclei
aploidi durante la meiosi o mancanza di divisione
cellulare durante la meiosi);