Perché alcune patologie
sono a trasmissione
dominante mentre altre sono
a trasmissione recessiva?
Variazioni del DNA possono interessare
una (o poche) bp oppure coinvolgere
tratti più o meno estesi del genoma
(variazioni su piccola o su larga scala)
Le malattie mendeliane sono in genere
dovute a variazioni su piccola scala
Variazioni di una o poche basi che si verificano
in sequenze codificanti
SNS-Samesense (SS) o sinonime (S)
SNS-MisSense (MS) o non sinonime (NS)
SNS-non senso
Inserzioni o delezioni di poche bp (indel)
Inversioni di poche bp (inv)
Esempi di mutazione SS
o sinonima
AAA (Lys) AAG (Lys)
CUA (Leu) UUA (Leu)
Esempi di mutazione MS o Non Sinonima
Sostituzione della 1a base del codone:
AAA (Lys) CAA (Gln)
Sostituzione della 2a base del codone:
AAA (Lys) ACA (Thr)
Sostituzione della 3a base del codone:
AAA (Lys) AAC (Asn)
Esempio di mutazione Non Senso
Inserzioni di pochi nt
Formazione di un codone di STOP subito a valle della
delezione di un nt
Principali meccanismi attraverso i quali una
mutazione provoca una patologia
Perdita di funzione
Acquisizione di funzione
Produzione di un peptide che, oltre a non svolgere la normale
funzione, interferisce con il funzionamento del peptide normale
(prodotto dall’allele non mutato) (dominante negativo)
Produzione di un peptide con nuove caratteristiche e proprietà
Espressione del gene in un momento o in uno spazio
errato (molto spesso porta a perdita di funzione)
I fenotipi patologici dovuti ad
acquisizione di funzione
generalmente sono dominanti
Il polipeptide prodotto dall’allele normale non
impedisce al polipeptide prodotto dall’allele
mutato di comportarsi in maniera anomala
Le malattie dovute ad ‘acquisizione di funzione’
sono in genere abbastanza omogenee dal
punto di vista molecolare (‘tutti’ i malati
presentano la stessa mutazione, es. nanismo
acondroplasico, eccezione O.I.)
1. aumento del livello di espressione del gene
che produce una proteina normale
mutazione quantitativa: mutazione in regioni
regolative o eventi di duplicazione genica
2. aumento della capacità di ciascuna molecola di
svolgere la normale funzione mutazione
qualitativa
3. acquisizione di una nuova funzione o
proprietà mutazione qualitativa
Le malattie dovute a perdita di funzione
generalmente sono recessive
infatti la maggior parte dei prodotti genici non è
sensibile a variazioni quantitative (es. enzimi)
i malati molto spesso sono
ETEROZIGOTI COMPOSTI
(hanno due alleli non funzionanti ma diversi da un
punto di vista molecolare)
Questo è dovuto al fatto che esistono molti modi
diversi attraverso i quali un gene non è più in grado
di svolgere la sua funzione
Per le malattie dominanti dovute a ‘perdita
di funzione’ si parla di
APLOINSUFFICIENZA
molto spesso interessano geni che codificano proteine
che hanno una funzione strutturale (es. collagene) o
catene polipeptidiche che devono interagire con altre
catene proteiche (sono importanti i rapporti
stechiometrici)
I soggetti malati possono essere estremamente
eterogenei per il tipo di mutazione di cui sono
portatori (come per le malattie a trasmissione AR
dovute a perdita di funzione)
Malattie dominanti dovute a
APLOINSUFFICIENZA (perdita di
funzione) spesso presentano forme più
gravi dovute a mutazioni del tipo
SNS-MS
Un esempio classico è quello delle
COLLAGENOPATIE
disordini a carico del collagene (il
principale costituente di ossa,
tendini, cartilagini, pelle, vasi
sanguigni ecc.)
Esistono più di 20 tipi diversi di
collagene codificati da più di 35 geni
Tutti i collageni hanno la stessa
struttura di base: molecole formate da
3 catene polipeptidiche uguali o
diverse (omotrimeri o eterotrimeri)
La struttura della porzione centrale delle singole catene è (GlyX-Y)n, dove X o Y spesso sono prolina o idrossiprolina,
l’assemblaggio del trimero comincia dall’estremità Cterminale
Mutazioni ‘loss of function’ provocano forme meno gravi delle
mutazioni ‘gain of function’
Eterozigoti COL+/COL-(loss of function) la quantità di
trimero normale è pari al 50% ca. rispetto a quella prodotta
da un omozigote wild type (aploinsufficienza)
Eterozigoti COL+/COL-(gain of function) la quantità di
trimero normale è pari ad 1/8 (dominanza negativa)
Per i geni e per le loro mutazioni esiste una
nomenclatura ufficiale decisa da un apposito
comitato della HUman Genome Organization
HUGO http://www.hugo-international.org/
Per la nomenclatura delle mutazioni si fa riferimento
alla sequenza del DNA codificante (c.), o a quella del
DNA genomico (comprensivo quindi degli introni, g.)
o a quella della sequenza amminoacidica del
prodotto del gene (p.)
Per le sequenze di DNA il nt. no.1 è la A del codone ATG
(codone di inizio), quello immediatamente a monte è il -1 (non
esiste il nt. 0).
Per le sequenze polipeptidiche l’aa. no. 1 è la Metionina di inizio
Singole sostituzioni nucleotidiche o SNS (Single Nucleotide Substitution):
due lettere separate da un numero
prima lettera nt. presente nella sequenza di riferimento
il numero posizione
seconda lettera nt. presente nell’allele variante
nomenclatura analoga anche quando la sequenza di riferimento è
quella aa (aa. sostituito, posizione, aa. sostituente, spesso si fa uso del
codice degli aminoacidi a una lettera)
Inserzioni o delezioni: ins o del preceduto da un numero (posizione) e
seguito dalla sequenza inserita o deleta (analogamente se l’evento di
inserzione/delezione causa un’inserzione/delezione a livello
amminoacidico)
Per le mutazioni introniche si fa riferimento al nucleotide esonico più
vicino, seguito dal segno + o dal segno – e un numero. Il segno indica
se la mutazione (SNS o delezione o inserzione) è avvenuta a valle o a
monte del nucleotide esonico di riferimento e il numero specifica di
quanti nucleotidi ci si deve spostare nella direzione indicata. Un altro
modo per indicare le mutazioni introniche è, ad esempio, il seguente:
IVSII+1 C > T (mutazione C > T a carico del 1° nt. dell’introne 2 (IVS =
InterVening Sequence)
Mutazioni del gene responsabile della Fibrosi Cistica (nome ufficiale CFTR,
Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator):
p.F508del
delezione della Fenilalanina in posizione 508
c.1521-1523 delCTT oppure c.1521 del CTT
p.M470V
la Met 470 è stata sostituita da Val; c.1480 AG
p.G542X
il codone 545 che codifica per la Gly è diventato un codone di stop;
c.1756 G T
c.869+11 CT
869 è l’ultimo nt. di un esone, la mutazione è la sostituzione CT
dell’11° nt. dell’introne immediatamente a valle;
p.G85E
la Glicina 85 è stata sostituita dall’acido Glutammico; c.254 GA
c.1585-1 GA
1717 è il 1° nt. di un esone, la mutazione è a carico dell’ultimo
nucleotide dell’introne immediatamente a monte;
c.2051 AA G
le due A in posizione 2052 e 2052 sono diventate una G (si sono
quindi verificate una delezione e una SNS);
c.1739 insT
inserzione di una T tra i nt. 1739 e 1740;
c.4251 delA
delezione della A in posizione 4251
Mutazione che ha dato origine al più comune allele causa di
Fibrosi Cistica
Sequenza nucleotidica wild-type
ATC
Sequenza aminoacidica wild-type Ile
ATC
Ile
TTT
Phe
GGT
Gly
Sequenza nt. in F508del
Sequenza aminoacidica
ATT
Ile
GGT
Gly
GTT
Val
ATC
Ile
GTT
Val
