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)
Espressione del gene in un momento o in uno
spazio errato
Produzione di un peptide con nuove
caratteristiche e proprietà
Fenotipi patologici dovuti ad acquisizione
di funzione
generalmente sono dominanti
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
Malattie dovute a perdita di funzione
generalmente sono recessive
se dominanti si parla di APLOINSUFFICIENZA
i soggetti malati molto spesso sono
ETEROZIGOTI COMPOSTI
(hanno due alleli non funzionanti ma diversi da un
punto di vista molecolare)
MUTAZIONI CON PERDITA DI
FUNZIONE DEI GENI DELLE
GLOBINE
LE TALASSEMIE
Emoglobina (Hb)
proteina tetramerica composta da una parte proteica ed
una non proteica (gruppo eme contiene un atomo di
ferro che lega reversibilmente l’ossigeno)
La parte proteica è costituita da 4 catene polipeptidiche
uguali due a due (2 catene di tipo a e 2 catene di tipo non-a)
Emoglobine embrionali :
Hb Gower I (z2e2)
Hb Portland (z2g2)
Hb Gower II (a2e2)
emoglobina fetale :
Hb F (a2g2)
Emoglobine adulte :
Hb A2 (a2d2)
Hb A (a2b2)
Mioglobina
Emoglobina
Produzione dei vari tipi di catene globiniche
nelle diverse fasi della vita di un individuo
le catene di tipo a sono lunghe 141
aminoacidi, i loro geni si trovano sul
cromosoma 16 (cluster a, circa 30 kb)
le catene di tipo b sono lunghe 146
aminoacidi, i loro geni si trovano sul
cromosoma 11 (cluster b, ca. 60 kb)
catene di tipo a e di tipo b mostrano una forte
omologia di sequenza ad indicare una loro
origine evolutiva comune
I geni globinici sono di piccole
dimensione (< 2kb) e constano di 3 esoni
e 2 introni
In entrambi i cluster ci sono delle
regioni regolative (LCR = Locus
Control Region) che regolano
l’espressione temporale dei geni del
cluster
In ogni momento della vita di un individuo
(periodo embrionale, fetale e post-natale)
il rapporto
n° catene a/n° catene non-a = 1
Si definisce talassemia la condizione in cui
tale rapporto 1
alfa talassemie a/non-a < 1 (c’è un difetto di catene a)
beta talassemie a/non-a > 1 (c’è un difetto di catene non a,
che nell’adulto sono
sostanzialmente le b)
Le talassemie sono quindi un difetto
QUANTITATIVO
Nomenclatura
Microcitemia o Talassemia minor o Trait
talassemico sono sinonimi e indicano la
condizione CLINICAMENTE ASINTOMATICA
degli eterozigoti facilmente individuabili
attraverso un semplice esame ematologico
Anemia mediterranea o Morbo di Cooley
o Talassemia maior sono sinonimi e
indicano il quadro clinico, molto grave
(mortale in assenza di cure) degli individui
omozigoti (o eterozigoti composti per alleli non
funzionanti)
alleli bthal0 (athal0) causano assenza completa di
catene b (a)
alleli bthal+ (athal+) causano una riduzione più o meno
marcata di catene b (a)
Quadro ematologico degli eterozigoti per alleli bthal
riduzione (ca. 20%) del livello medio di Hb (Maschi 12-13 g/100
ml, invece di 14-15; Femmine 11-12 g/100 ml, invece di 13-14);
aumento del numero di globuli rossi (M 5.5 x 106/mm3 6-6.5 x
106 /mm3; F 4.5 x 106/mm3 5-5.5 x 106/mm3). Questo aumento
rappresenta il maggior meccanismo di compenso, grazie al quale la
riduzione totale della quantità di Hb è solo del 20%;
riduzione dell’MCH (Mean Corpuscolar Haemoglobin)
29-30 pg 21-22 pg;
riduzione dell’MCV (Mean Corpuscolar Volume)
90 m3 60-70 m3 ;
85-
aumento della resistenza globulare alle soluzioni saline ipotoniche;
alterazioni della morfologia eritrocitaria
CATENA di EVENTI che PORTA dal GENE al
PRODOTTO POLIPEPTIDICO FUNZIONANTE
1. Il gene deve essere presente;
2. Il gene deve essere trascritto;
3. Il trascritto deve essere maturato: rimozione
degli introni, aggiunta del CAP, aggiunta del poli-A
4. L’mRNA maturo deve essere portato nel
citoplasma e caricato sui ribosomi;
5. La traduzione deve avere inizio;
6. L’mRNA deve essere tradotto per tutta la sua
lunghezza;
7. La catena polipeptidica deve essere stabile e in
grado di svolgere la sua funzione
EVENTO
COMPROMESSO
REGIONE
GENICA
MUTATA
N° DI
TIPO DI
ALLELE ALLELI
Trascrizione
Promotore
Thal (+)
19
L’attività trascrizionale
residua varia tra il 20 e il
50%
Splicing
Introne, sito
donatore o
accettore
Thal (0)
16
Exon skipping o
ritenzione dell’introne (o
di parte di esso)
Introne,
sequenze
consesus
Thal (+)
16
mRNA normale presente
in quantità ridotta +
mRNA anormale
Thal (+)
6
Come sopra
Introne,
attivazione di
un sito
criptico
Esone,
attivazione di
un sito
criptico
NOTI
Thal (+)
CONSEGUENZA
FUNZIONALE
Come sopra, inoltre in
5
caso di mutazione MS la
(3 MS e globina prodotta presenta
2 SS)
una SSA
N° DI
TIPO DI
ALLELE ALLELI
EVENTO
COMPROMESSO
REGIONE
GENICA
MUTATA
Taglio dell’RNA e
poliadenilazione
Sito di
adenilaz.
AATAAA
Thal (+)
6
RNA normali
+
RNA instabili
Capping
Sito del
capping
Thal (+)
1
RNA normali
+
RNA instabili
Attacco al ribosoma
5’ UTR
RBS=Ribos.
Binding Site
Thal (+)
7
Assenza di traduzione
Inizio traduzione
1° codone
(AUG)
Thal (0)
7 (max
poss 9)
Assenza di traduzione
Traduzione
codificante
codone
sensoSTOP
Thal (0)
16
mRNA instabile per
presenza di un codone di
stop prematuro
Traduzione
codificante
indel
Thal (0)
> 60
Come sopra
Traduzione
codificante
MS
NOTI
CONSEGUENZA
FUNZIONALE
Il polipeptide presenta una singola sostit. aa, le
conseguenze funzionali dipendono da sede e
proprietà di aa. sostituito e aa. sostituente
Le a talassemie sono spesso dovute a delezione
di uno o più geni a
La gravità clinica del fenotipo dipende dal
numero di geni a residui
L’individuo normale ha 4 geni a per assetto
diploide
Individuo con 3 geni a
normale
Individuo con 2 geni a
lieve anemia
Individuo con 1 gene a
talassemico
Individuo con 0 geni a
(letale in utero)
idrope fetale
