Alberi genealogici: complicazioni LEZIONE 2 By NA 1 M Elevata frequenza dell’allele recessivo OO By NA AO AA AO AA AO OO AO AO OO AO AO OO AO OO OO 2 MConcepiti maschi abortiti Dominante X linked By NA 3 Recessiva X-linked MConsanguineita’ By NA 4 Nuova mutazione ME’ relativamente facile nel caso di fenotipi noti altrimenti bisogna esaminare molte famiglie (incroci), o se si conosce il trascritto e/o il gene molecolare M By NA ma dato che la vita non e’ semplice ci sono complicazioni ulteriori 5 Ancora complicazioni SPESSO LA MALATTIA SI PRESENTA IN FORMA SPORADICA aa aa aa aa NUOVA MUTAZIONE: MUTAZIONE nessuno dei genitori porta la mutazione; essa si verifica in uno dei gameti che da ’ origine all ’individuo affetto. Questo sembra essere il caso di forme gravi di OI, che non sono generalmente compatibili con la riproduzione. JIn questo caso il rischio di avere un altro figlio affetto e ’praticamente nullo……a meno che non si tratti di MOSAICISMO By NA 6 Mosaicismo MOSAICISMO SOMATICO E/O DELLA LINEA GERMINALE: un individuo presenta alcune cellule mutate e altre no. Se le cellule mutate sono in prevalenza rispetto a quelle wild -type si possono manifestare segni clinici della malattia. La mutazione e ’insorta durante lo sviluppo embrionale. Piu ’precocemente insorge maggiore e ’il numero di cellule mutate. MESISTE UN RISCHIO DI TRASMISSIONE DELLA MALATTIA. Anche se non quantizzabile. Questo sembra spiegare casi di famiglie con piu ’di un figlio affetto, ma genitori sani e non portatori della mutazione (se nota). By NA 7 Mosaicismo germinale N OI CSp PSp 225 nt 72 nt La diversa intensita ’della banda indica che nel padre in n ° di cellule mutate e ’ ridotto,ecco perche non manifesta la malattia 63 nt M By NA la mutazione e’ presente anche nelle cellule germinali del padre 8 Eterogeneita’ genetica M Eterogeneita’ genetica di locus LIl fenotipo e’ il risultato di una catena di interazioni: il risultato finale puo’ risultare simile anche quando i locus sono diversi. JE’ importante identificare con precisione i criteri di definizione M Eterogeneita’ allelica/Serie allelica L Fenotipi diversi possono essere originati da mutazioni in siti diversi dello stesso gene o da tipi diversi di mutazione. By NA 9 Eterogeneita’ genetica di locus & Questo concetto si applica alla popolazione ed e’ un indice della nostra ignoranza dei processi che portano all’espressione del fenotipo & Il fenotipo puo’ essere molto lontano dal gene e dal suo prodotto primario in quanto esso risulta dall’interazione di prodotti genici. Il primo passo e’ definire le modalita’ di trasmissione: Uno stesso fenotipo puo’ mostrare tipi di ereditarieta’ diversa :questo immediatamente segnala la presenza di piu’ loci. Retinite pigmentosa ~12 locus X-linked, ~20 locus autosomici trasmessi sia come caratteri recessivi che dominanti Alterazioni del collagene di tipo1: ci sono 2 loci dal momento che questo collagene e’ formato da un eterotrimero: il fenotipo viene comunque identificato come Osteogenesi imperfetta By NA 10 Eterogeneita’allelica/Serie allelica L Fenotipi diversi possono essere originati da mutazioni in siti diversi dello stesso gene o da tipi diversi di mutazione. * AR : la mutazione puntiforme che provoca l’inattivazione del gene origina la femminilizzazione testicolare. L’espansione di triplette l’atrofia muscolo -spino-bulbare * Ret: Mutazioni che provocano la perdita di funzione originano la sindrome di Hirschsprung. Mutazioni puntiformi che generano un aumento di funzione originano tumori familiari delle ghiandole endocrine *PMP22: la duplicazione di una regione di 1.5 Mb provoca CMT1A,distrofia muscolare neurogena con ipomielinizzazione delle fibre nervose. La delezione della stessa regione HNPP: sindrome neurologica con paralisi e ipermielinizzazione By NA 11 Ancora complicazioni:Serie allelica L Fenotipi diversi possono essere originati da mutazioni in siti diversi dello stesso gene o da tipi diversi di mutazioni. M NON CONFONDERE CON ALLELIA MULTIPLA: il gene white in Drosophila, i gruppi sanguigni nell’uomo… … a proposito di gruppi sanguigni: come si e’ dimostrato che e’ un caso di allelia multipla? gruppo AB: IA IB IA I0 I0 By NA X gruppo 0: I0 I0 IB IA I0 IB I0 gruppoA gruppoB IA I0 IB I0 gruppoA gruppoB 12 Penetranza & Nel caso dei caratteri mendeliani classici il fenotipo corrisponde esattamente al genotipo (compatibilmente con la dominanza e la recessivita’). Spesso pero’ a livello del singolo individuo questo puo’non essere vero o immediamente evidente. & Un carattere presenta penetranza pari al 100% quando tutti i portatori di un certo allele manifestano il fenotipo corrispondente: pisello verde o giallo, colore bianco, rosso, rosa o striato dei fiori, nanismo acondroplasico nell’uomo, gruppo sanguigno …. & Un carattere presenta penetranza pari al 70% quando solo il 70% degli individui portatori dell’allele manifestano il fenotipo. By NA 13 Penetranza & La penetranza e’ quindi un concetto che si riferisce alla popolazione. A livello del singolo individuo il carattere ha solo due possibilita’ : si manifesta o non si manifesta. E’ piu’ frequente nei caratteri dominanti ed e’ piu’ evidente nella genetica umana perche’ la genetica umana si applica ad una popolazione “selvatica”. Gli animali da laboratorio sono geneticamente piu’ omogenei, anche se chi opera con i transgenici sa bene che un gene inserito in un ceppo invece che in un altro puo’ portare ad espressioni diverse del fenotipo e questo aspetto viene sempre tenuto presente & Sapere che un fenotipo puo’ non essere completamente penetrante, e’ critico per studiarne la genetica o fornire consulenza genetica: un certo soggetto che non manifesta il carattere puo’ essere portatore dell’allele mutato & Es. Osteogenesi imperfetta : fragilita’ ossea, sclere blu,anomalie dei denti perdita dell’udito.Alcuni soggetti presentano solo le sclere blu. E’ critico percio’ il livello di indagine By NA 14 Penetranza ed espressivita’ & La penetranza ridotta non e’ da confondere con l’espressivita’ variabile & L’espressivita’ e’ il grado di gravita’ con cui fra gli individui che presentano il fenotipo questo si esprime : puo’ costituire un sottoinsieme degli individui “penetranti” & Es. Neurofibromatosi : presenza di tumori lungo i nervi periferici e regioni di pigmentazione scura (“macchie di caffelatte”)Tutti i portatori presentano almeno uno dei segni, ma la gravita’ puo’ essere diversa anche all’interno della stessa famiglia : un genitore con macchie e piccoli tumori cutanei benigni puo’ avere un figlio che presenta tumori estesi e maligni . (questa differenza non e’ prevedibile, si puo’ solo quantizzare il rischio di ereditare l’allele non il fenotipo ) By NA 15 Espressivita’ variabile * Se il fenotipo e’ sindromico L alla base c’e’ l’ignoranza del difetto di base e/o della mutazione & SINDROME: insieme di segni che nel singolo individuo possono presentarsi tutti o solo in parte & e’ tipica dei fenotipi dominanti, anche se la recessivita’ potrebbe essere interpretata come un effetto della espressivita’ variabile & l’allele a meno che non sia deleto o completamente inattivato, a livello molecolare e’ sempre “dominante”: il problema e’ avere i mezzi per vederlo & al livello di popolazione un fenotipo presenta espressivita’ variabile quando all’interno dell’insieme di soggetti sicuramente portatori il fenotipo presenta gravita’ e/o complessita’ diversa. Anche all’interno della famiglia ci puo’ essere espressivita’ variabile MPENETRANZA ED ESPRESSIVITA’ SONO CONCETTI CHE SI RIFERISCONO AL FENOTIPO ALL’INTERNO DI UNA POPOLAZIONE By NA 16 Espressivita’ variabile ® 1 3 4 2 3 5 3 & SINDROME DI W AARDENBURG ® Sindrome completa: sordita’ + occhi di colore diverso + ciuffo di capelli bianchi sulla fronte + precoce incanutimento 1 sordita’ 2 sordita’+ occhi di colore diverso 3 sordita’+ occhi di colore diverso + ciuffo di capelli bianchi sulla fronte 4 ciuffo di capelli bianchi sulla fronte + precoce incanutimento 5 sordita’ + ciuffo di capelli bianchi sulla fronte By NA 17 Ancora complicazioni: Insorgenza tardiva M il fenotipo puo’ comparire in eta’ avanzata M il fenotipo non e’ congenito pur essendo ereditario CONGENITO : presente alla nascita M dal punto di vista genetico raramente questi fenotipi sono dovuti a nuove mutazioni Ma livello di popolazione l’allele mutato puo’ essere frequente purche’ l’ insorgenza si verifichi dopo l’inizio dell’eta’ riproduttiva e non limiti la fitness & FITNESS: IDONEITA’ BIOLOGICA, piu’ semplicemente : numero di figli By NA 18 &Insorgenza tardiva By NA 19 Anticipazione L alcuni fenotipi a trasmissione autosomica dominante diventano piu’ gravi nelle generazioni successive perche? M espansione di triplette: tipo di mutazione individuata nel 1990 &Corea di Hunghinton, X fragile, Distrofia Miotonica L premutazione : stato che aumenta il rischio di trasmettere il fenotipo patologico. Il rischio non e’ piu’ quantizzabile in termini probabilistici By NA 20 Ancora complicazioni:Imprinting materno * il carattere viene espresso quando ereditato dal padre * l’allele materno e’ silente By NA 21 Ancora complicazioni:Imprinting paterno * Penetranza elevata quando il locus e’ ereditato dalla madre * allele paterno silente By NA 22 Eredità digenica La malattia è dovuta all ’effetto additivo di mutazioni ETEROZIGOTI in loci diversi Forma di retinite pigmentosa che si manifesta in individui DOPPI ETEROZIGOTI per i geni ROM1 e per la periferina (RDS) che codificano per i fotorecettori. Le mutazioni in eterozigosi separatamente non causano alcun fenotipo patologico By NA Eredità digenica pedigree AFFETTO ROM1+/RDS+/- ROM1+/+ RDS+/+ By NA ROM1+/RDS+/+ NON AFFETTO ROM1+/+ RDS+/+ ROM1+/+ RDS+/- ROM1+/RDS+/- Eredità triallelica Sindrome di Bardet –Biedl (BBS) : sindrome dismorfica caratterizzata da obesità, polidattilia, patologia renale, deficit cognitivo Carattere autosomico recessivo, ma la condizione che si riscontra è quella di due mutazioni in un locus ed eterozigote in un altro locus associato XX X X XX XX X XX X XX XX X X XX X XX AFFETTI By NA BBS2 BBS4 BBS6 X Mutazione X X X X XX ……………… NON AFFETTI Eredità triallelica pedigree BBS6 wt/A242S BSS2 wt/Y24X BBS6 wt/A242S BSS2 wt/wt BBS6 wt/wt BSS2 wt/Y24X BBS6 wt/A242S BSS2 Y24X/Y24X AFFETTO By NA BBS6 wt/wt BSS2 wt/Y24X BBS6 wt/wt BSS2 wt/wt NON AFFETTO BBS6 wt/147X BSS2 wt/Q59X BBS6 wt/147X BBS6 wt/wt BSS2 Y24X/Q59X BSS2 Y24X/Q59X MECCANISMO BI/TRIALLELICA B A D x D A B A B C A A x B x B legame meno stabile A By NA B Funzione B x assenza del fenotipo B x x xx A C comparsa del fenotipo D x B x D A A C C NON sono dispense, ma un ausilio allo studio sul libro By NA 28