Caratteristiche di un carattere complesso
(o multifattoriale)
Il fenotipo è influenzato dall’azione di più geni e da
un’elevata componente ambientale.
La Psoriasi è una malattia genetica?
Se tu sei affetto da Psoriasi, quale é il rischio che sia affetto :
Il tuo vicino di posto (nessuna parentela)?
~2%
Tuo fratello
15-20%
Il tuo gemello identico?
65-70%
Conclusione:
Conclusione:
condividere
influenza ilil
condividere una
una parte
parte del
del patrimonio
patrimonio genetico
genetico influenza
rischio
rischio di
di malattia
malattia
Il raffreddore è una malattia genetica?
Se tu sei affetto da raffreddore, quale é il rischio che sia affetto
Il tuo vicino di posto (nessuna parentela)?
~50%
Tuo fratello?
~50%
Il tuo gemello identico?
~50%
Conclusione:
Conclusione:
condividere
influenza ilil rischio
rischio di
di malattia
malattia
condividere lo
lo stesso
stesso ambiente
ambiente influenza
Cardiopatie come esempio di carattere complesso
Fattori che influenzano il fenotipo:
ambientali
Peso corporeo
Eccesso di esercizio fisico
Dieta
suscettibilità
Livelli di colesterolo nel sangue
genetici
Fumo
Presenza di cardiopatie nei parenti stretti
Suscettibilità = fattore di rischio
Quando la suscettibilità supera un valore soglia compare la
patologia
Soglia
Sogliaoltre
oltrelalaquale
qualeesiste
esisteilil
rischio
di
manifestazione
rischio di manifestazionefenotipica
fenotipica
Le evidenze della base genetica di un carattere soglia sono
derivate da studi sui gemelli monozigoti (MZ) e dizigoti (DZ)
Alto tasso di concordanza tra coppie di gemelli MZ (più alto) e DZ (più
basso) patologie influenzate da fattori genetici
NB:
I gemelli anche se monozigoti differiscono per:
- repertorio di anticorpi e TcR (mutazioni somatiche e
riarrangiamenti genomici);
- mutazioni somatiche
- inattivazione di uno dei cromosomi X, se donna.
Altri esempi di caratteri complessi nell’uomo:
Colore degli occhi
Colore della pelle
Obesità
Altezza
Intelligenza
Ipertensione
Diabete
Malattie come la schizofrenia, psicosi maniaco-depressiva, autismo.
Caratteri poligenici
Un carattere poligenico è un carattere
determinato dall’azione di più geni.
Esempio di eredità poligenica nell’uomo:
il colore degli occhi (pigmentazione dell’iride)
Il colore degli occhi sembra variare
in una scala continua dal nero al
verde al grigio al blu
E’ determinato da almeno 3 geni.
2 loci genici controllano la struttura
dell’iride che riflette la luce per dare il
colore blu; un altro determina
l’abbondanza della melanina. Quando
c’è poca melanina gli occhi sono verdi,
mentre marroni e neri derivano da
sempre maggiori quantità di melanina
Esempio di eredità poligenica nell’uomo:
il colore della pelle
Il colore della pelle è un
determinato da tre o quattro geni
carattere
L’ambiente (per es. l’esposizione al sole)
contribuisce alla variazione del fenotipo
Caratteri quantitativi
Sono quei caratteri che si manifestano con una
variabilità continua (es. altezza, peso, attività
enzimatica ecc…) e non discontinua (classi fenotipiche
ben distinte) come i caratteri mendeliani
Sono caratteri poligenici
Carattere altezza nelle piante:
è un carattere mendeliano
nella pianta di pisello
Tutti gli individui della F1 presentano
il carattere dominante
Come atteso, nella generazione F2
ritorna il carattere recessivo
(rapporto 1:3)
Carattere altezza nelle piante:
è un carattere quantitativo
nella pianta di tabacco
Gli individui della F1 non rispettano le
regole mendeliane di trasmissione
del carattere
Il rapporto 1:1 tra genotipo e
fenotipo non è più identificabile,
salvo agli estremi della curva
Ereditarietà del colore dei chicchi di grano
(NilssonNilsson-Ehle,
Ehle, 1909)
Si assume che il carattere sia determinato da 3 geni e che ciascuno, con due
alleli, assortisca indipendentemente può essere spiegato con la segregazione
e assortimento indipendente di più geni
Incrocio AaBbCc X AaBbCc
Ipotizziamo
che
ogni
allele
dominante determini l’aumento di 1
unità del carattere quantitativo
6
5
4
3
2
1
6
dominanti
dominanti 1 recessivo
dominanti 2 recessivi
dominanti 3 recessivi
dominanti 4 recessivi
dominante 5 recessivi
recessivi
=
=
=
=
=
=
=
6
5
4
3
2
1
0
6 5
4 3 2 1 0
Criteri arbitrari per la
discriminazione tra le
classi
La scelta dell’intervallo
tra le classi determina
la forma della curva
NB: Per un numero di campioni
molto grande, la curva si
avvicina ad una distribuzione
normale o gaussiana
La distribuzione di un carattere quantitativo,
distribuito secondo una curva gaussiana può essere
descritta mediante due parametri statistici:
-la media (valore medio)
-la varianza e la deviazione standard (quanto i valori
sono dispersi intorno alla media)
Nell’esempio della pianta di
tabacco:
Nella F1 la media è circa = al valore intermedio
tra i valori delle linee parentali
Il valore medio alla F1 è circa = alla media della
distribuzione dei valori nella F2
La F2 ha una varianza maggiore della F1
Essendo per definizione misurabili, i caratteri quantitativi
sono identificati da valori numerici
Il valore osservato (fenotipico) è la somma di due
componenti: quella genetica e quella ambientale
Per distinguere l’influenza delle due componenti si misura
la varianza che manifesta quel carattere.
VarianzaTotale = VGenetica + VAmbientale
Ereditabilità
Indica, in un gruppo d’individui, la quota di variazione
fenotipica dovuta a fattori genetici.
genetici
Definiamo come ereditabilità (h2) o varianza fenotipica di origine
genetica il rapporto:
Vgen
_____________
(Vgen+Vamb)
Se tutta la variazione fenotipica fosse d’origine genetica,
genetica l’ereditabilità
sarebbe 1
Se tutta la variazione fenotipica fosse d’origine ambientale,
ambientale
l’ereditabilità sarebbe uguale a 0
Es. un valore di 0,7 significa che il 70% della variazione di quel carattere
osservata nella popolazione è da attribuirsi a fattori genetici
Cardiopatie congenite h2 = 0,35
Ipertensione primitiva h2 = 0,62
Schizofrenia
h2 = 0,80
NB: Una ereditabilità elevata non significa che un carattere non sia
influenzato dal suo ambiente poiché il genotipo e l’ambiente interagiscono
per determinare il fenotipo, nessuna scomposizione della varianza è in realtà
in grado di separare le diverse fonti della variabilità.
