VIIIndice - Zanichelli

Indice
VII
CAPITOLO 1
Struttura degli acidi nucleici
ed espressione genica
1.1 DNA, RNA e polipeptidi
Il foglietto b pieghettato28
La curva b29
Strutture più complesse29
2
L’informazione genetica fluisce quasi esclusivamente
in una direzione: DNA → RNA → polipeptide2
Gli acidi nucleici e i polipeptidi sono sequenze lineari
di semplici unità ripetute
3
Acidi nucleici3
Polipeptidi3
Il tipo di legame chimico determina la stabilità e la funzione
della molecola5
BOX 1.1 L’IMPORTANZA DEL LEGAME IDROGENO
NEGLI ACIDI NUCLEICI E NELLE PROTEINE7
1.2 Struttura degli acidi nucleici
Letture di approfondimento 30
CAPITOLO 2
Struttura e funzione del cromosoma
2.1 La ploidia e il ciclo cellulare32
2.2 Mitosi e meiosi34
e replicazione del DNA7
Struttura del DNA e dell’RNA7
La replicazione è semi-conservativa e semi-discontinua10
Le DNA polimerasi a volte partecipano alla riparazione
e alla ricombinazione del DNA10
BOX 1.2 PRINCIPALI CLASSI DI PROTEINE COINVOLTE
NELLA REPLICAZIONE DEL DNA11
Molti virus hanno genomi a RNA12
Assortimento indipendente36
L’appaiamento X-Y38
La maggior parte dei geni è espressa per dar origine
a polipeptidi15
Le tre RNA polimerasi eucariotiche trascrivono diversi
tipi di geni per gli RNA16
1.4 La maturazione dell’RNA17
Le regioni non necessarie sono rimosse dal trascritto primario17
Alle estremità della maggior parte dei trascritti
prodotti dall’RNA polimerasi II sono aggiunti
specifici nucleotidi19
I trascritti degli rRNA e dei tRNA vanno incontro ad un ampio
processamento21
1.5 Traduzione, processamento
post-traduzionale e struttura
delle proteine22
Gli RNA messaggeri sono decodificati a dare specifici polipeptidi22
Il codice genetico è degenerato e non completamente
universale24
Processamento post-traduzionale: modificazioni
chimiche di aminoacidi e taglio dei polipeptidi25
Aggiunta di carboidrati25
Aggiunta di gruppi lipidici26
Il taglio post-traduzionale26
L’a-elica28
Il DNA cromosomico è ripiegato in modo gerarchico40
La cromatina interfasica varia nel grado
di compattazione41
Ogni cromosoma ha il suo territorio specifico
nel nucleo interfasico42
I centromeri svolgono un ruolo centrale nei movimenti
dei cromosomi ma si sono evoluti in modi molto
diversi in diversi organismi42
BOX 2.1 COMPONENTI DEL FUSO MITOTICO43
Formazione del cappuccio al 5’19
Poliadenilazione al 3’20
La mitosi e la meiosi hanno importanti somiglianze
e differenze39
2.3 Struttura e funzione dei cromosomi39
1.3 La trascrizione dell’RNA e l’espressione
genica14
La mitosi è il tipo normale di divisione cellulare34
La meiosi è una forma specializzata di divisione
cellulare che produce spermatozoi e ovuli35
Ricombinazione37
La complessa relazione tra sequenza aminoacidica
e struttura proteica27
La replicazione dei cromosomi nei mammiferi è basata sull’uso
flessibile di molteplici origini di replicazione44
I telomeri hanno strutture specializzate per preservare
le estremità dei cromosomi lineari45
Struttura, funzione ed evoluzione dei telomeri45
La telomerasi e il problema della replicazione
delle estremità dei cromosomi46
2.4 Lo studio dei cromosomi umani48
L’analisi dei cromosomi è più facile in mitosi
che in meiosi48
I cromosomi vengono identificati per la loro
dimensione e il tipo di bandeggio49
Bandeggio cromosomico49
Referto delle analisi citogenetiche51
La citogenetica molecolare localizza sui cromosomi specifiche
sequenza di DNA51
BOX 2.2 NOMENCLATURA DEI CROMOSOMI UMANI51
Ibridazione cromosomica fluorescente in situ (FISH)52
Chromosome painting e cariotipo molecolare53
VIII
Indice
L’ibridazione genomica comparativa (CGH)54
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2.5 Anomalie cromosomiche55
Le anomalie numeriche dei cromosomi implicano
la perdita o l’acquisizionedi interi cromosomi56
Poliploidia56
Aneuplodia57
Mixoploidia57
Conseguenze cliniche57
Molte anomalie nella struttura dei cromosomi derivano
da errori nella riparazione o nella ricombinazione59
Diversi fattori contribuiscono alle conseguenze cliniche
delle anomalie strutturali dei cromosomi60
Una scorretta origine parentale dei cromosomi può
determinare uno sviluppo anormale o malattie62
Mosaici84
Chimere85
3.4 La genetica dei caratteri multifattoriali:
la teoria della soglia poligenica86
L’ereditabilità misura la proporzione della variabilità
totale di un carattere che dipende da differenze
genetiche89
Il modello soglia estende la teoria poligenica ai caratteri
dicotomici90
Ereditabilità fraintesa90
CAPITOLO 3
La teoria della soglia e la stima del rischio
di ricorrenza91
I geni nelle famiglie e nelle popolazioni
3.1 Eredità monogenica e multifattoriale66
BOX 3.2 DATABASE DEI CARATTERI MENDELIANI
E DELLE MALATTIE NELL’UOMO67
alleliche92
Esistono cinque tipi base di alberi genealogici di tipo
mendeliano68
BOX 3.5 LE RELAZIONI TRA FREQUENZE ALLELICHE
BOX 3.3 RIASSUNTO DEI TIPI DI EREDITÀ71
Mosaicismo dovuto all’inattivazione dell’X71
Il cromosoma Y è povero di geni72
I geni della regione pseudoautosomica73
Malattie dovute a mutazioni del DNA mitocondriale73
È difficile stabilire con precisione il tipo di eredità
in base a un unico albero genealogico74
Il rapporto giusto: il problema della distorsione
nel rilevamento75
E GENOTIPICHEIN UNA POPOLAZIONE
ALL’EQUILIBRIO DI HARDY-WEINBERG93
Inincrocio (inbreeding)94
BOX 3.6 Gli effetti dell’inincrocio (inbreeding)95
Altre cause di scostamento dalle relazioni
di Hardy-Weinberg96
Le frequenze alleliche possono variare nel tempo97
Stima dei tassi di mutazione97
Il vantaggio dell’eterozigote98
BOX 3.4 CALCOLO E CORREZIONE DEL RAPPORTO
BOX 3.7 SELEZIONE A FAVORE DELL’ETEROZIGOTE
NEL CASO DELLA FIBROSI CISTICA98
DI SEGREGAZIONE PER UN CARATTERE RECESSIVO76
La relazione tra i caratteri mendeliani e le sequenze
geniche76
Eterogeneità del locus77
Eterogeneità clinica78
Un esperimento virtuale: estrarre alleli dal pool genico93
La legge di Hardy-Weinberg collega le frequenze
alleliche alle frequenze genotipiche93
La legge di Hardy-Weinberg nella consulenza
genetica93
Inattivazione del cromosoma X69
La consulenza nelle condizioni non mendeliane
è basata su un rischio empirico91
3.5 I fattori che influenzano le frequenze
3.2 Modelli di alberi genealogici mendeliani68
Agli inizi del XX secolo ci fu una controversia
tra i fautori dell’eredità mendeliana e di quella
quantitativa86
La teoria poligenica spiega la determinazione genetica
dei caratteri quantitativi87
La regressione sulla media88
Gli assunti nascosti89
•Conclusioni63
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 64
BOX 3.1 NOMENCLATURA DEI GENI E DEGLI ALLELI
NELL’UOMO66
Nuove mutazioni e il mosaicismo complicano l’interpretazione
degli alberi83
•Conclusioni99
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 99
3.3 Complicazioni degli alberi genealogici
mendeliani semplici78
Una condizione recessiva comune può dare un albero genealogico
di tipo dominante78
Una condizione dominante non si manifesta79
Penetranza legata all’età in malattie a insorgenza
tardiva80
CAPITOLO 4
Cellule e comunicazione cellula-cellula
4.1 Struttura e diversità cellulare102
Molte condizioni hanno espressività variabile80
I procarioti e gli eucarioti rappresentano
una suddivisione fondamentale tra le forme
di vita cellulare102
Anticipazione81
Imprinting82
BOX 4.1 ORGANIZZAZIONE INTRACELLULARE
DELLE CELLULE ANIMALI103
La letalità maschile può complicare gli alberi
per caratteri legati al sesso82
L’inbreeding complica l’interpretazione degli alberi83
La straordinaria diversità delle cellule nel corpo105
Le cellule germinali sono specializzate per la funzione
riproduttiva105
Indice
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Origine delle cellule staminali embrionali coltivate132
Il contenuto di DNA può variare nelle cellule
di un singolo organismo multicellulare107
BOX 4.3 DIVISIONE CELLULARE ASIMMETRICA133
Test di pluripotenza134
Cellule germinali embrionali134
4.2 Adesione cellulare e formazione
dei tessuti108
Le giunzioni cellulari regolano il contatto tra le cellule109
Giunzioni strette109
Giunzioni cellulari di ancoraggio109
Giunzioni cellulari comunicanti110
La matrice extracellulare regola il comportamento
cellulare e serve da impalcatura per sostenere i tessuti111
Tipi cellulari specializzati sono organizzati in tessuti111
Epitelio112
Tessuto connettivo112
Tessuto muscolare113
Tessuto nervoso113
4.6 Cellule del sistema immunitario:
la funzione attraverso la diversità135
4.3 Principi della segnalazione cellulare114
Alcune molecole segnale si legano a recettori
intracellulari che attivano direttamente
i geni bersaglio117
La segnalazione attraverso recettori sulla superficie
cellulare spesso implica una cascata di chinasi117
Le vie di trasduzione del segnale usano spesso
delle piccole molecole segnale come intermediari intracellulari118
Il segnale sinaptico è una forma specializzata
di segnalazione cellulare che non richiede
l’attivazione di fattori di trascrizione120
Il sistema immunitario innato fornisce una risposta
rapida basata su una modalità generale
di riconoscimento dei patogeni136
Il sistema immunitario adattativo attiva risposte immunitarie
specifiche potenziate dalle cellule
della memoria138
L’immunità umorale dipende dalle attività di anticorpi solubili139
Nell’immunità mediata da cellule, le cellule T
riconoscono cellule che contengono frammenti
di proteine estranee141
BOX 4.4 IL COMPLESSO MAGGIORE DI
Le molecole segnale si legano a recettori specifici
nelle cellule riceventi, inducendo un cambiamento
del comportamento cellulare114
ISTOCOMPATIBILITÀ, LE PROTEINE MHC E LA
PRESENTAZIONE DELL’ANTIGENE142
Attivazione delle cellule T144
BOX 4.2 STRUTTURA DEI FATTORI DI TRASCRIZIONE116
IX
BOX 4.5 AUTOIMMUNITÀ145
Le peculiari organizzazione ed espressione dei geni
per le Ig e i TCR145
Ulteriori meccanismi di ricombinazione e mutazione
contribuiscono alla diversità dei recettori nelle
cellule B, ma non nelle cellule T148
La monospecificità delle Ig e dei TCR è determinata
da esclusione allelica e da esclusione della catena leggera148
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 149
4.4 Proliferazione cellulare, senescenza
e morte cellulare programmata121
La maggior parte delle cellule negli animali adulti non si divide,
ma alcuni tessuti e cellule si rinnovano rapidamente121
I mitogeni promuovono la proliferazione cellulare superando i
meccanismi che frenano la progressione
del ciclo cellulare in G1122
I limiti della proliferazione cellulare e il concetto
di senescenza cellulare124
Un gran numero di cellule umane è programmato
in modo naturale per morire124
L’importanza della morte cellulare programmata125
L’apoptosi viene effettuata dalle caspasi in risposta
a segnali di morte o a un prolungato stress cellulare126
Vie estrinseche: segnalazione attraverso recettori
di morte sulla superficie cellulare127
Vie intrinseche: risposte intracellulari a stress cellulari127
4.5 Cellule staminali e differenziamento128
La specializzazione cellulare implica una serie
di decisioni gerarchiche guidate128
Le cellule staminali sono delle rare cellule progenitrici
che si autorinnovano129
Cellule staminali tissutali consentono di reintegrare
tessuti adulti130
Nicchie di cellule staminali131
Rinnovamento versus differenziamento
delle cellule staminali132
Le cellule staminali embrionali e le cellule germinali
embrionali sono pluripotenti132
CAPITOLO 5
Le basi genetiche dello sviluppo
5.1 Uno sguardo generale sullo sviluppo152
Modelli animali dello sviluppo153
5.2 Specializzazione cellulare durante
lo sviluppo154
Le cellule si specializzano attraverso una serie
irreversibile di decisioni gerarchiche155
La scelta del destino cellulare spesso dipende dalla posizione delle
cellule156
Talvolta il destino cellulare è specificato dal tipo
cellulare (lineage) più che dalla posizione157
5.3 Formazione dello schema corporeo
durante lo sviluppo158
La formazione del piano corporeo dipende dalla specificazione
degli assi e dalla polarizzazione159
La formazione dell’architettura corporea dipende
spesso da gradienti di molecole segnale160
BOX 5.1 Specificazione degli assi
e della polarità nell’embrione precoce
di mammifero160
Le mutazioni omeotiche rivelano le basi molecolari dell’identità
posizionale162
5.4Morfogenesi164
La morfogenesi può essere guidata da cambiamenti di forma e di
dimensione delle cellule164
X
Indice
I principali cambiamenti morfogenetici nell’embrione
sono il risultato di cambiamenti di affinità
cellula-cellula165
La proliferazione cellulare e l’apoptosi sono
importanti meccanismi morfogenetici165
5.5 Lo sviluppo precoce dell’embrione
umano: dalla fecondazione
alla gastrulazione167
Durante la fecondazione l’uovo viene attivato
per formare un nuovo individuo167
Lo zigote si divide in tante cellule più piccole168
Le cellule uovo dei mammiferi sono fra le più piccole
del regno animale e le loro divisioni sono peculiari
sotto vari aspetti169
Solo una piccola frazione delle cellule dell’embrione precoce
contribuirà, nei mammiferi, a formare
l’organismo maturo170
BOX 5.2 Le membrane extraembrionali
e la placenta170
BOX 5.3 I gemelli171
Impianto171
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6.2 Come clonare grossi frammenti di DNA
e sistemi di clonaggio per produrre DNA
a singolo filamento196
5.6 Lo sviluppo del sistema nervoso176
Il mesoderma assiale induce l’ectoderma soprastante
a svilupparsi nel sistema nervoso176
BOX 5.4 La straordinaria versatilità della
cresta neurale dei vertebrati177
La formazione di strutture nel tubo neurale coinvolge
l’espressione coordinata di geni lungo due assi178
Il differenziamento neuronale richiede l’attività
combinatoria di fattori trascrizionali179
5.7 Cellule germinali e determinazione
del sesso nei mammiferi180
Molte malattie nell’uomo sono il risultato di anomalie
nei processi di sviluppo182
I processi di sviluppo sono spesso altamente conservati,
ma alcuni presentano notevoli differenze fra specie182
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 184
6.3 Sistemi di clonaggio progettati per
l’espressione genica203
6.4 La reazione a catena della polimerasi:
clonare il DNA in vitro209
Amplificazione del DNA: clonare il DNA
con sistemi cellulari o la PCR
Clonaggio di DNA utilizzando un sistema cellulare187
La reazione a catena della polimerasi (PCR)187
6.1 Principi di clonaggio in sistemi cellulari187
BOX 6.1 EndonucleAsi di Restrizione e Sistemi
di modificazione-restrizione188
Si possono produrre grandi quantità di proteine
usando vettori di espressione in cellule batteriche203
La tecnica del phage display espone le proteine
eterologhe sulla superficie di particelle fagiche205
L’espressione di geni di origine eucariotica è più fedele
nelle cellule eucariotiche206
Espressione transitoria in cellule d’insetto
tramite l’uso di baculovirus207
Espressione transitoria in cellule di mammifero207
Espressione stabile in cellule di mammifero208
CAPITOLO 6
Gli YAC, cromosomi artificiali di lievito (yeast artificial
chromosome), permettono il clonaggio di megabasi di DNA199
Produzione di DNA a singolo filamento per il sequenziamento
e la mutagenesi sito-specifica200
I vettori M13201
Vettori fagemidi201
Nei mammiferi le cellule primordiali germinali
vengono prodotte precocemente nell’embrione
e migrano nelle gonadi in via di sviluppo180
La determinazione del sesso coinvolge informazioni
sia intrinseche sia posizionali180
5.8 Conservazione dei processi di sviluppo182
I primi vettori di clonaggio per grossi frammenti di DNA
sono stati costruiti sfruttando le caratteristiche del fago l197
Grossi frammenti di DNA possono essere clonati in cellule
batteriche usando repliconi extracromosomici a basso
numero di copie198
Cromosomi batterici artificiali (BAC) e fosmidi198
Vettori e cromosomi artificiali disegnati sul fago P1199
La gastrulazione è un processo dinamico attraverso
il quale le cellule dell’epiblasto danno origine
ai tre foglietti embrionali172
I frammenti di DNA d’interesse vengono uniti alle molecole
vettore mediante endonucleasi di restrizione e DNA ligasi189
Il clonaggio del DNA in cellule batteriche sfrutta vettori
che si replicano attraverso origini di replicazioni
extracromosomiche191
Il clonaggio in cellule batteriche fa uso di plasmidi
e batteriofagi geneticamente modificati192
La trasformazione costituisce la tappa chiave
nel frazionamento del DNA per il clonaggio in sistemi cellulari194
Il DNA ricombinante può essere purificato
selettivamente, dopo selezione e amplificazione
dei cloni cellulari con il frammento di DNA desiderato195
La PCR permette di amplificare una molecola di DNA
specifica presente in piccolissima quantità all’interno
di una popolazione complessa210
La natura ciclica della PCR amplifica il DNA in modo
esponenziale210
L’amplificazione selettiva del DNA bersaglio dipende
dall’elevata specificità delle sequenze primer211
La tecnica della PCR come metodo di clonaggio ha dei limiti,
dati dalla modesta dimensione dei frammenti amplificabili
e dovuti alla bassa resa del prodotto212
BOX 6.2 Alcuni comuni metodi di PCR213
Per specifiche applicazioni della PCR è stata sviluppata
un’ampia gamma di approcci214
PCR allele specifica214
Amplificazioni multiple e metodo della PCR
su genoma totale214
Mutagenesi via PCR215
Indice
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Real time PCR (qPCR, PCR quantitativa)217
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 217
XI
I saggi di ibridazione possono essere utilizzati
per saggiare colonie batteriche contenenti
DNA ricombinante237
7.4 Saggi di ibridazione basati
CAPITOLO 7
Ibridazione di acidi nucleici: principi
e applicazioni
7.1 Principi dell’ibridazione con acidi
su microarray238
nucleici220
Nei saggi di ibridazione, una popolazione di molecole note
di acido nucleico è utilizzata per vagliare una popolazione
di acidi nucleici poco caratterizzati220
BOX 7.1 VOCABOLARIO PER L’IBRIDAZIONE DI ACIDI
NUCLEICI221
Gli eteroduplex tra sonda e bersaglio sono rilevabili più
agevolmente dopo immobilizzazione su un supporto solido221
La denaturazione e l’appaiamento sono condizionati
dalla temperatura, dall’ambiente chimico
e dall’estensione dei ponti idrogeno222
Condizioni stringenti di ibridazione aumentano la specificità della
formazione di molecole a doppio filamento224
La cinetica della riassociazione del DNA dipende
anche dalla sua concentrazione224
7.2 Marcatura di acidi nucleici
e oligonucleotidi226
A partire da substrati a DNA, a RNA o oligonucleotidici, possono
essere preparate differenti classi di sonde226
Le sonde di acido nucleico lunghe sono generalmente prodotte
mediante incorporazione di nucleotidi marcati nel corso della
sintesi di un filamento di DNA227
Marcatura del DNA mediante nick translation
227
Marcatura del DNA mediante random priming
228
Marcatura per sintesi di un filamento mediante PCR228
Marcatura di RNA228
I radioisotopi possono essere utilizzati per marcare
gli acidi nucleici, ma sono pericolosi e hanno
una emivita breve229
Nella marcatura non isotopica degli acidi nucleici
sono comunemente utilizzati i fluorofori229
BOX 7.2 AUTORADIOGRAFIA230
BOX 7.3 MARCATURA CON ELEMENTI
FLUORESCENTI DI ACIDI NUCLEICI231
I microarray a oligonucleotidi di Affymetrix240
I microarray a oligonucleotidi di Illumina240
CAPITOLO 8
Analisi della struttura e della funzione
di geni e genomi
8.1 Le genoteche di DNA244
8.2 Il sequenziamento del DNA247
I metodi di cattura del DNA basati sui microarray consentono un
risequenziamento efficiente255
8.3 L’anali della struttura dei genomi
e i progetti genomici256
In un saggio di ibridazione in situ, un campione
di DNA o RNA è immobilizzato all’interno
di preparati cromosomici o cellulari235
Ibridazione in situ su cromosomi236
Ibridazione in situ su tessuto236
Il metodo di sequenziamento del DNA con dideossinucleotidi
prevede la sintesi enzimatica del DNA utilizzando dei terminatori
base-specifici dell’allungamento della catena248
L’automazione del sequenziamento del DNA con dideossinucleotidi
ne ha aumentato l’efficienza249
Il pirosequenziamento iterativo registra la sequenza
del DNA mentre esso viene sintetizzato250
Il sequenziamento in parallelo su larga scala del DNA permette il
sequenziamento simultaneo di un gran numero di frammenti di
DNA diversi251
Il sequenziamento in parallelo su larga scala (MPS)
di DNA amplificato251
Il sequenziamento di singole molecole252
BOX 7.4 ELETTROFORESI DEGLI ACIDI NUCLEICI234
Le genoteche di DNA genomico comprendono copie frammentate
di tutte le molecole di DNA di una cellula244
Le genoteche di cDNA comprendono le copie di DNA delle diverse
molecole di RNA di una cellula245
Le genoteche di cDNA, per essere utili, devono essere saggiate in
modo appropriato e propagate246
Come saggiare una genoteca246
L’amplificazione e la propagazione di una genoteca246
immobilizzati233
Ibridazione mediante Southern blot
234
Ibridazione per northern blot234
L’ibridazione su microarray è utilizzata principalmente per definire
profili trascrizionali o analizzare variazioni
a carico del DNA240
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 242
7.3 Ibridazione su acidi nucleici bersaglio
L’ibridazione dot-blot permette screening rapidi
e utilizza spesso sonde oligonucleotidiche
allele-specifiche233
Le ibridazioni mediante Southern e northern blot
rilevano DNA e RNA frazionati in base al peso
molecolare234
L’ibridazione su microarray consente di effettuare
saggi di ibridazione in parallelo utilizzando migliaia
di sonde differenti immobilizzate238
I microarray basati su oligonucleotidi ad alta densità forniscono
strumenti estremamente potenti
per l’analisi di campioni complessi di RNA o DNA239
Per il primo sequenziamento dei genomi complessi servono delle
mappe di riferimento258
L’ordine lineare dei cloni di DNA genomico in un contig
(contiguo) corrisponde alle loro posizioni subcromosomiche
originali259
BOX 8.1 LE MAPPE DI RIFERIMENTO SI BASANO SU
MARCATORI DI DNA E SU CONTIG DI CLONI259
Il Progetto Genoma Umano è stata un’impresa
internazionale e il primo grande progetto biologico261
XII
Indice
Le prime mappe genetiche umane avevano una risoluzione bassa e
furono costruite principalmente
con marcatori di DNA anonimi262
Le mappe fisiche del genoma umano: da mappe
di marcatori a mappe di contig di cloni genomici263
La fase finale del sequenziamento dello Human Genome Project fu
una corsa al fotofinish
265
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CAPITOLO 9
Organizzazione del genoma umano
9.1 L’organizzazione generale del genoma
umano295
La replicazione del DNA mitocondriale295
I geni mitocondriali e la loro trascrizione296
Il codice genetico mitocondriale297
Box 8.2 LE PRINCIPALI TAPPE NELLA MAPPATURA
E NEL SEQUENZIAMENTO DEL GENOMA UMANO266
Sono stati condotti progetti genomici anche
per un certo numero di organismi modello268
Potenti banche dati genomiche e browser aiutano a
immagazzinare e ad analizzare i dati genomici269
Sono stati progettati vari programmi per predire e annotare i geni
all’interno delle sequenze genomiche270
Ottenere stime accurate del numero dei geni umani
è sorprendentemente difficile273
BOX 8.4 LA GENE ONTOLOGY E IL CONSORZIO GO273
8.4 Le analisi di espressione genica di base274
I principi dei saggi di espressione genica274
I metodi basati sull’ibridazione molecolare
permettono saggi semiquantitativi e a elevata
risoluzione dei trascritti di singoli geni275
I metodi per determinare la dimensione
e l’abbondanza dei trascritti basati sull’ibridazione
molecolare276
L’ibridazione di tessuti in situ277
I meccanismi di duplicazione genica302
BOX 8.6 LA PRODUZIONE DI ANTICORPI279
L’espressione delle proteine nelle cellule in coltura
è spesso analizzata usando diversi tipi di microscopia
a fluorescenza281
8.5 Analisi in parallelo a elevata processività
dell’espressione genica282
BOX 8.7 L’ANALISI DEI DATI DI ESPRESSIONE DEI
MICROARRAY283
L’approccio moderno allo studio dei profili
di espressione genica globale sfrutta sempre più il sequenziamento
per quantificare i trascritti285
L’espressione globale delle proteine è spesso rilevata mediante
elettroforesi bidimensionale su gel e spettrometria di massa286
L’elettroforesi bidimensionale su gel
di poliacrilammide (2D-PAGE)287
La spettrometria di massa288
BOX 8.8 LA SPETTROMETRIA DI MASSA NELLA
PROTEOMICA289
Le analisi comparative dell’espressione proteica
hanno molte applicazioni290
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 291
Proteine diverse possono essere specificate da unità di trascrizione
sovrapposte305
I geni sovrapposti e i geni all’interno di geni305
Geni trascritti in modo divergente oppure
cotrascritti da un promotore comune307
Per seguire le proteine espresse da singoli geni
si possono utilizzare anticorpi specifici279
I microarray di DNA e di oligonucleotidi permettono di determinare
il profilo trascrizionale rapidamente e globalmente282
I geni umani che codificano proteine mostrano
una grande variabilità per dimensione
e organizzazione interna304
Variazione della dimensione304
Sequenze ripetute all’interno del DNA codificante304
BOX 8.5 I METODI DI RILEVAMENTO USATI NELLA
Il genoma umano contiene almeno 26 000 geni,
ma il numero esatto è difficile da determinare301
I geni umani non sono distribuiti in modo uniforme
tra ed entro i cromosomi301
La duplicazione di segmenti di DNA ha prodotto
variazioni nel numero di copie e famiglie geniche302
9.2 I geni che codificano proteine304
I metodi di PCR quantitativa sono ampiamente
usati per i saggi di espressione277
PCR QUANTITATIVA (REAL TIME PCR, PCR
in tempo reale)278
Il genoma nucleare umano consiste di 24 molecole
di DNA cromosomico molto diverse298
BOX 9.1 LA METILAZIONE DEL DNA NEGLI ANIMALI
E LE ISOLE DI CpG NEI VERTEBRATI300
BOX 8.3 LA RICERCA DI OMOLOGIE DI SEQUENZA272
Il genoma mitocondriale è compatto e denso
di informazione genetica295
I geni umani che codificano proteine spesso
appartengono a famiglie di geni che possono essere raggruppati o
dispersi su numerosi cromosomi308
Classi diverse di famiglie geniche possono essere riconosciute in
base alla similarità di sequenza
e di struttura dei prodotti proteici310
Gli eventi di duplicazione genica che danno origine a famiglie
multigeniche creano anche pseudogeni
e frammenti genici311
BOX 9.2 LE ORIGINI, LA PREVALENZA E LA
FUNZIONALITÀ DEGLI PSEUDOGENI311
9.3 I geni per RNA315
BOX 9.3 L’IPOTESI DI UN MONDO A RNA315
BOX 9.4 REVISIONE DEL CONCETTO DI GENE
NELL’ERA POST-GENOMICA316
Oltre 1000 geni umani codificano un rRNA o un tRNA,
principalmente all’interno di grandi cluster genici318
I geni dell’RNA ribosomale318
I geni per l’RNA transfer, o di trasferimento320
BOX 9.5 LA SPECIFICITà DELL’ANTICODONE DEI tRNA
CITOPLASMATICI DEGLI EUCARIOTI321
Famiglie di geni dispersi producono vari piccoli RNA nucleari che
facilitano l’espressione genica generale322
I geni per i piccoli RNA nucleari (snRNA) dello
spliceosoma322
I geni per i piccoli RNA nucleari che
non appartengono allo spliceosoma322
Indice
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BOX 10.4 I PRINCIPALI MECCANISMI
I geni per i piccoli RNA nucleolari (snoRNA)323
I geni per gli snoRNA dei corpi di Cajal324
BOX 9.6 L’INTERFERENZA DELL’RNA COME
MECCANISMO DI DIFESA CELLULARE325
Oltre 3000 geni umani sintetizzano una gran varietà
di RNA di regolazione di dimensioni medio-grandi329
L’eterocromatina costitutiva è in larga misura definita
da lunghe serie di ripetizioni in tandem di DNA
a elevato numero di copie331
Le ripetizioni derivate dai trasposoni costituiscono
oltre il 40% del genoma umano e si sono formate
per la maggior parte attraverso intermedi a RNA333
I trasposoni LTR umani334
I fossili dei trasposoni a DNA umani334
Alcuni elementi LINE-1 umani sono trasposoni attivi
e consentono la trasposizione di altri tipi di sequenze
di DNA334
Le ripetizioni Alu sono gli elementi più numerosi
del DNA umano e si originano come copie
dell’RNA 7SL335
•Conclusioni336
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 337
CAPITOLO 10
Organismi modello, genomica comparata
ed evoluzione
10.1 Organismi modello340
CODIFICANTI saggiata MEDIANTE
IL RAPPORTO Ka/Ks352
eterocromatina e ripetizioni
di trasposoni331
Gli organismi modello unicellulari servono
a comprendere la biologia cellulare di base
e i microorganismi patogeni340
Alcuni invertebrati modello consentono un’analisi
genetica su vasta scala in modo economico e talvolta servono da
sistemi modello per le malattie343
BOX 10.2 CARATTERISTICHE DEI DUE PRINCIPALI
MODELLI ANIMALI DEGLI INVERTEBRATI344
Pesci, anfibi e uccelli servono egregiamente come organismi
modello per lo studio dello sviluppo
dei vertebrati345
BOX 10.3 CARATTERISTICHE DEI PRINCIPALI
MODELLI DEI VERTEBRATI346
I modelli nei mammiferi presentano svantaggi
a causa di limitazioni pratiche e di considerazioni
etiche347
L’uomo rappresenta l’organismo modello finale
e presto probabilmente lo sarà348
10.2 Genomica comparata349
Esistono molti software per l’allineamento automatico delle
sequenze352
La genomica comparata aiuta a confermare geni
predetti e a identificare nuovi geni353
La genomica comparata rivela che nei mammiferi
è presente una quantità sorprendentemente elevata
di DNA funzionale non codificante355
La genomica comparata è stata particolarmente importante per
identificare sequenze regolatrici355
10.3 L’evoluzione dei geni e dei genomi357
L’aumento della complessità dei geni è dovuto alla duplicazione e
al rimescolamento degli esoni358
La duplicazione degli esoni358
Il rimescolamento degli esoni359
BOX 10.1 CARATTERISTICHE DEI PRINCIPALI
ORGANISMI MODELLO UNICELLULARI342
I vincoli evolutivi e il mantenimento della funzione
da parte della selezione purificante351
Sequenze a evoluzione rapida e selezione positiva351
BOX 10.5 L’EVOLUZIONE DELLE SEQUENZE
L’RNA che interagisce con la proteina piwi327
I siRNA endogeni328
9.4 DNA altamente ripetuto:
CHE CONTROLLANO LA VARIAZIONE
DELLE FREQUENZE ALLELICHE350
Circa 1000 microRNA umani diversi regolano serie complesse di
geni bersaglio mediante appaiamento ai trascritti324
Molte migliaia di diversi piRNA e siRNA endogeni sopprimono la
trasposizione e regolano
l’espressione genica326
XIII
La duplicazione genica può permettere di aumentare il dosaggio
genico, ma la sua importanza principale sta nel consentire una
complessità funzionale360
La superfamiglia delle globine dimostra la divergenza nelle
funzioni e nella regolazione dopo una
duplicazione genica361
Nei vertebrati, dopo la divisione dai tunicati,
sono avvenuti due o tre eventi importanti
di duplicazione del genoma363
Durante l’evoluzione del genoma dei mammiferi
sono avvenuti importanti riarrangiamenti
cromosomici364
Quando i cromosomi sessuali sono eteromorfi,
quello più piccolo è limitato a uno dei due sessi,
possiede pochi geni e non presenta quasi
ricombinazione366
Le regioni pseudoautosomiche si sono evolute molto rapidamente
367
I cromosomi del sesso nell’uomo si sono evoluti
dopo la comparsa di un locus per la determinazione
del sesso su uno degli autosomi, facendolo divergere
dal cromosoma omologo corrispondente368
L’elevato numero di geni del cromosoma Y espressi
nei testicoli è mantenuto principalmente dalla
conversione genica intracromosomica370
L’inattivazione del cromosoma X si è sviluppata come risposta alla
perdita di geni dal cromosoma Y372
10.4 La posizione dell’uomo nell’albero
della vita372
BOX 10.6 GLOSSARIO DEI GRUPPI FILOGENETICI
DEI METAZOI E DEI TERMINI USATI PIÙ COMUNI373
La filogenetica molecolare si basa sull’allineamento
delle sequenze per ricostruire gli alberi evolutivi374
Esistono molti modi per costruire gli alberi evolutivi
e la loro affidabilità può essere verificata con metodi statistici374
Il paradosso del valore G: la complessità di un
organismo non ha una relazione semplice con
XIV
Indice
il numero dei geni codificanti proteine che possiede377
La notevole espansione di famiglie geniche in alcune
linee evolutive è spesso dovuta a geni “ambientali”378
Nei metazoi complessi le sequenze di tipo regolativo
e altre sequenze non codificanti del DNA si sono
espanse in modo significativo380
Mutazioni nelle sequenze regolatrici in cis portano
a variazioni dell’espressione genica che sono alla base delle
differenze morfologiche380
Gli esoni e le sequenze regolatrici in cis tipici di
una linea evolutiva si possono originare a partire
da elementi trasponibili382
L’espansione delle famiglie geniche e la perdita
o l’inattivazione di geni sono avvenuti di recente
nella linea evolutiva dell’uomo, ma i geni
uomo-specifici sono molto rari384
La genomica comparata e gli studi sul fenotipo cercano
di identificare sequenze di DNA importanti per l’uomo386
•Conclusioni389
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 390
CAPITOLO 11
© 978-88-08-05943-7
Il ruolo della proteina HP1412
Un ruolo per piccole molecole di RNA412
Un ruolo per la localizzazione nucleare413
Non una sola causa prima?413
11.3 Memoria epigenetica e imprinting416
11.1 I promotori e il trascitto primario395
Definizione del promotore minimo (core promoter)
e del sito d’inizio della trascrizione396
BOX 11.1 TECNICHE PER IDENTIFICARE IL SITO
D’INIZIO DELLA TRASCRIZIONE396
Assemblaggio dell’apparato di base
della trascrizione397
Allungamento del trascritto398
Terminazione della trascrizione398
Molte altre proteine modulano l’attività dell’apparato
di base della trascrizione398
Proteine di legame al DNA sequenza-specifiche
possono legarsi vicino al promotore o in punti
più lontani399
Co-attivatori e co-repressori influenzano i promotori
senza legarsi al DNA401
Molti geni hanno più di un promotore425
Mediante uno splicing alternativo un trascritto
primario può codificare isoforme multiple
di una proteina426
Un editing dell’RNA può cambiare la sequenza
dell’mRNA dopo la trascrizione427
11.5 Controllo dell’espressione genica
a livello della traduzione428
Le modificazioni degli istoni nei nucleosomi possono
costituire un codice istonico403
Ulteriori controlli regolano quando e dove un mRNA
viene tradotto429
La scoperta di molti piccoli RNA che regolano
l’espressione genica ha determinato un cambiamento
paradigmatico nella biologia cellulare429
I microRNA come regolatori della traduzione430
I microRNA e i tumori431
Alcuni problemi irrisolti431
metilazione del DNA e codice istonico402
A livello dei loci imprinted, l’espressione dipende dall’origine
parentale419
Le sindromi di Prader-Willi e di Angelman sono classici esempi di
imprinting nell’uomo420
A proposito dell’imprinting sorgono due domande:
come avviene e perché avviene?422
Le paramutazioni sono un tipo di cambiamento epigenetico
transgenerazionale423
Di alcuni geni è espresso solo un allele, ma indipendentemente
dall’origine parentale423
11.4 Un gene-più di una proteina424
11.2 Conformazione della cromatina:
BOX 11.2 NOMENCLATURA PER LE MODIFICAZIONI
DEGLI ISTONI402
La memoria epigenetica dipende dalla metilazione
del DNA e forse dai gruppi di proteine polycomb
e trithorax416
L’inattivazione dell’X: un cambiamento epigenetico trasmissibile
da una cellula alla cellula figlia, ma non da un genitore al figlio417
L’inizio dell’inattivazione dell’X: il ruolo di XIST
418
La fuga dall’inattivazione dell’X419
La trascrizione a opera della RNA polimerasi II è un processo a
tappe successive395
Il progetto ENCODE cerca di dare una visione globale
della trascrizione e del suo controllo413
La trascrizione è di gran lunga più estesa di quanto
immaginato in precedenza415
La previsione dei siti d’inizio della trascrizione415
Espressione genica nell’uomo
Gli stati della cromatina sono mantenuti da parecchi meccanismi
che interagiscono tra loro411
•Conclusioni432
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 433
Cromatina aperta e chiusa403
BOX 11.3 TECNICHE PER LO STUDIO DELLA
CONFORMAZIONE DELLA CROMATINA404
Complessi di rimodellamento della cromatina
ATP-dipendenti406
La metilazione del DNA è importante nel controllo
dell’espressione genica408
BOX 11.4 MODIFICAZIONE DEL DNA CON BISOLFITO409
Proteine che si legano a metil-CpG409
La metilazione del DNA durante lo sviluppo410
CAPITOLO 12
Studiare la funzione genica
nell’era post-genomica
12.1 Lo studio della funzione genica:
una panoramica436
La funzione genica si può studiare a molti livelli diversi437
Studi di espressione genica437
Indice
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Inattivazione genica e inibizione dell’espressione
genica437
Definire i profili molecolari dei prodotti genici438
la funzione dei geni440
Le ricerche di omologia di sequenza possono
fornire indizi preziosi sulla funzione dei geni440
La ricerca in banche dati spesso è condotta
con un modello di una sequenza evolutivamente conservata441
BOX 12.1 LA BIOINFORMATICA PUò SVOLGERE UN
RUOLO CRUCIALE NEL CHIARIRE LA FUNZIONE DEI
GENI: L’ESEMPIO DEL GENE NIPBL442
Il confronto con domini e motivi proteici ben documentati può
fornire indizi aggiuntivi sulla funzione del gene442
Indizi sul funzionamento di un gene si possono inferire
da diversi tipi di manipolazioni genetiche444
L’interferenza dell’RNA è il metodo principale per valutare la
funzione di un gene nelle cellule di mammifero in coltura446
Analisi globali di siRNA forniscono un approccio a livello
di sistemi per studiare la funzione genica nelle cellule448
L’inattivazione dei geni nella linea germinale fornisce le
informazioni più dettagliate sulla funzione genica449
12.4 Proteomica, interazioni proteina-proteina
e interazioni proteine-DNA451
La proteomica si occupa principalmente di identificare
e caratterizzare le proteine a livello biochimico
e funzionale451
Gli studi su larga scala delle interazioni
proteina-proteina cercano di definire reti
proteiche funzionali452
Il saggio del doppio ibrido di lievito si basa sulla ricostruzione
di un fattore trascrizionale funzionante452
Per selezionare i partner proteici di una proteina di interesse
è ampiamente usata la spettrometria di massa con
purificazione per affinità454
Le interazioni proteina-proteina identificate sono spesso validate
mediante co-immunoprecipitazione o saggi di pull-down
456
L’interattoma proteico apre un passaggio importante
verso la biologia dei sistemi456
Definire le interazioni tra acidi nucleici e proteine
è fondamentale per capire la funzione dei geni458
Mappare le interazioni proteina-DNA in vitro
459
La mappatura delle interazioni tra proteine e DNA in vivo
460
I cambiamenti su grande scala del numero di copie
sono sorprendentemente frequenti nel genoma umano468
13.2 I danni al DNA e i meccanismi
di riparazione471
Il DNA contenuto nelle cellule richiede una cura
costante per riparare i danni e correggere gli errori471
Gli effetti dei danni al DNA473
La replicazione del DNA, la trascrizione, la ricombinazione
e la riparazione del DNA utilizzano complessi multiproteici
con componenti condivise474
BOX 13.3 meccanismi di riparazione dei danni
al DNA nelle cellule umane475
I difetti nella riparazione del DNA sono la causa di molte
malattie umane476
I gruppi di complementazione476
13.3 Varianti patogeniche del DNA477
Capire se un cambiamento della sequenza del DNA
è patogenico può essere difficile477
Cambiamenti di un singolo nucleotide e altre piccole
modificazioni sono una tipologia comune
di cambiamenti patogenici478
Mutazioni missenso478
Mutazioni nonsenso480
Cambiamenti che colpiscono il processamento
del trascritto primario481
Mutazioni frameshift
482
Cambiamenti che modificano il livello
di espressione genica483
Cambiamenti sinonimi (silenti) patogenici485
Le variazioni nelle corte sequenze ripetute in tandem
a volte possono essere patogeniche485
Mutazioni dinamiche: una classe speciale di varianti
microsatellitari patogeniche486
BOX 13.4 malattie causate dall’anormale
aggregazione di proteine488
Le variazioni che alterano il dosaggio di uno o più geni possono
essere patogeniche489
13.4 Patologia molecolare: comprendere
l’effetto delle variazioni492
•Conclusioni461
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 462
CAPITOLO 13
La variabilità genetica umana
e le sue conseguenze’
13.1 Tipologia delle variazioni presenti
tra i genomi umani464
Sia le sequenze intersperse, sia quelle ripetute
in tandem possono mostrare polimorfismi467
I polimorfismi dovuti a sequenze ripetute in tandem:
il cavallo di battaglia per studi familiari e forensi467
12.3 Lo studio della funzione genica
mediante inattivazione o modificazione
selettiva444
I polimorfismi di un singolo nucleotide (single
nucleotide polymorphism, SNP) sono le variazioni genetiche
numericamente più abbondanti464
BOX 13.1 Polimorfismo e mutazione: termini con
diversi significati465
BOX 13.2 nomenclatura USATA per descrivere
variazioni del DNA e delle proteine465
Le analisi a livello genomico hanno il fine di integrare
le analisi della funzione genica438
12.2 Approcci bioinformatici per studiare
XV
Una delle più grandi distinzioni della patologia molecolare
è quella tra cambiamenti che determinano una perdita
di funzione (loss-of-function) o un’acquisizione di funzione
(gain-of-function)493
L’eterogeneità allelica è una caratteristica frequente
nei fenotipi causati da perdita di funzione493
Mutazioni con perdita di funzione producono fenotipi
dominanti se vi è aploinsufficienza494
Quando il prodotto di un gene mutato interferisce
con la funzione genica del prodotto normale
si osservano effetti di dominanza negativa496
XVI
Indice
Le mutazioni con acquisizione di funzione spesso influenzano il
modo con cui un gene o il suo prodotto reagiscono ai segnali di
regolazione498
Malattie provocate dall’acquisizione di funzione
di un recettore ormonale associato a una proteina G499
Non sempre l’omogeneità allelica è dovuta a una acquisizione di
funzione499
Perdite di funzione e acquisizioni di funzione
nello stesso gene producono fenotipi differenti499
13.5 Alla ricerca delle correlazioni
genotipo-fenotipo501
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L’effetto fenotipico delle mutazioni con perdita
di funzione dipende dal livello residuo della funzione genica502
La correlazione genotipo-fenotipo è particolarmente
labile nel caso di malattie dovute a mutazioni mitocondriali503
La variabilità entro famiglia è dovuta alla presenza
di geni modificatori o agli effetti del caso504
tra caratteri mendeliani è l’analisi computerizzata
del lod score522
Box 14.2 come si calcola il lod score523
I valori di lod score di +3 e –2 fissano i criteri per determinare
l’esistenza di linkage o per escluderlo
(per un singolo test)524
Box 14.3 calcolo Bayesiano del valore
soglia del linkage524
Nelle analisi dell’intero genoma è necessario usare
una soglia di significatività adeguata526
14.4 La mappatura a più punti526
Le famiglie CEPH sono state usate per la costruzione
di mappe di riferimento527
La mappatura a più punti consente di individuare
un locus malattia all’interno di una mappa
di riferimento di marcatori528
14.5 La mappatura fine che utilizza
alberi genealogici allargati e aplotipi
•Conclusioni505
ancestrali529
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 506
CAPITOLO 14
La mappatura per autozigosi consente di mappare efficientemente
malattie recessive in famiglie
allargate529
L’identificazione di tratti cromosomici ancestrali
condivisi permette una mappatura genetica
ad alta risoluzione530
La mappatura genetica
di caratteri mendeliani
14.1 Il ruolo della ricombinazione
14.6 Difficoltà legate all’analisi standard
nella mappatura genetica510
I ricombinanti vengono identificati mediante l’analisi
di coppie di marcatori nei genitori e nella loro
progenie510
BOX 14.1 ricombinazione e conversione
genica511
La frequenza di ricombinazione è una misura
della distanza genetica tra due loci512
Per quanto grande possa essere la distanza tra due
loci, le frequenze di ricombinazione non sono mai maggiori
di 0,5513
Le funzioni di mappatura definiscono la relazione
che esiste tra frequenza di ricombinazione e distanza genetica513
Il conteggio dei chiasmi fornisce una stima
della lunghezza totale della mappa515
Gli eventi di ricombinazione non sono distribuiti casualmente
lungo i cromosomi: le distanze genetiche lungo la mappa non
corrispondono alle distanze
fisiche515
14.2 Mappatura di un locus malattia518
La mappatura delle malattie umane è basata
sui marcatori molecolari518
L’analisi di linkage richiede meiosi informative519
I marcatori adeguati devono essere distribuiti lungo
tutto il genoma520
Nelle analisi di linkage generalmente si usano microsatelliti e SNP
marcati con fluorocromi520
14.3 La mappatura a due punti521
Il conteggio dei ricombinanti nei pedigree
non è sempre semplice521
Il modo migliore di analizzare alberi genealogici
complessi per identificare la concatenazione
del lod score533
Errori di genotipizzazione e diagnosi sbagliate
possono generare falsi ricombinanti533
Difficoltà di calcolo riducono il numero dei pedigree
che possono essere analizzati534
L’eterogeneità del locus costituisce sempre un’insidia
per la mappatura genica nell’uomo535
La mappatura basata sugli alberi genealogici
ha una risoluzione limitata535
I caratteri con eredità non mendeliana non possono
essere mappati con i metodi descritti in questo
capitolo535
•Conclusioni536
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 538
CAPITOLO 15
Mappatura di geni che conferiscono
suscettibilità a malattie complesse
15.1 Studi familiari di malattie complesse540
Il rapporto di rischio (l) è una misura della familiarità541
La condivisione dello stesso ambiente familiare
è una spiegazione alternativa alla familiarità541
Gli studi sui gemelli hanno molti limiti542
Gemelli monozigotici separati543
Gli studi sulle adozioni sono il metodo migliore
per discriminare tra fattori genetici e ambientali543
15.2 Analisi della segregazione544
L’analisi di segregazioni complesse consente di stimare
la più probabile combinazione di fattori genetici utilizzando dati
provenienti da più famiglie544
Indice
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15.3 L’analisi di linkage dei caratteri
complessi546
L’analisi standard del lod score solitamente non
è indicata per lo studio di caratteri non mendeliani546
I metodi non parametrici di analisi non richiedono
un modello genetico547
Famiglie quasi mendeliane547
16.1 Il clonaggio posizionale577
L’analisi di linkage di caratteri complessi ha alcuni
punti deboli549
Le soglie di significatività549
Colpi fortunati550
Un esempio: l’analisi di linkage della schizofrenia550
Le associazioni possono avere molte cause553
L’associazione è molto diversa dal linkage, ad eccezione
di quando la famiglia e la popolazione coincidono554
Gli studi di associazione dipendono dal linkage disequilibrium554
La dimensione dei tratti cromosomici ancestrali
condivisi555
Lo studio del linkage disequilibrium
556
Box 15.1 Misure del linkage disequilibrium557
L’identificazione dei geni e dei fattori
di suscettibilità alla base delle malattie
umane
disequilibrium551
CAPITOLO 16
Identità per discendenza versus identità per stato 547
Analisi di fratelli affetti548
15.4 Studi di associazione e linkage
Il progetto HapMap è lo studio più completo sul linkage
disequilibrium nel genoma umano557
Gli studi iniziali avevano alcuni punti deboli sistematici561
I test del disequilibrio di trasmissione evitano i problemi
legati a controlli adeguati562
Box 15.3 Il test del disequilibrio
di trasmissione562
Gli studi di associazione possono essere più potenti di quelli
di linkage nell’identificare alleli deboli di suscettibilità563
Negli studi di associazione i disegni sperimentali
caso-controllo sono una valida alternativa a quelli TDT563
16.2 L’importanza dei pazienti con anomalie
cromosomiche583
per identificare geni-malattia589
Particolari popolazioni possono offrire vantaggi negli studi
di associazione565
Una nuova generazione di studi di associazione sull’intero
genoma (GWA) ha finalmente rotto l’impasse esistente
nella ricerca sulle malattie complesse565
•Conclusioni572
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 573
Le traslocazioni del cromosoma X con un autosoma
costituiscono un caso particolare585
Riarrangiamenti che al microscopio sembrano bilanciati
non sempre lo sono a livello molecolare586
L’ibridazione genomica comparativa permette la ricerca
sistematica di microdelezioni e microduplicazioni586
Gli effetti a distanza sono il vero problema nell’identificazione
dei geni-malattia588
16.3 Strategie indipendenti dalla posizione
L’ipotesi “malattia comune-variante comune” prevede
che i fattori di suscettibilità abbiano origini antiche568
L’ipotesi “mutazione-selezione” suggerisce che la maggior
parte della suscettibilità a malattie sia dovuta a un’eterogenea
serie di mutazioni recenti569
Un quadro completo della suscettibilità genetica richiederà
il contributo sia dell’ipotesi “malattia comune -variante
comune” sia dell’ipotesi “mutazione-selezione”571
Pazienti con riarrangiamenti cromosomici bilanciati
e un fenotipo non spiegabile costituiscono un indizio prezioso
per la ricerca583
BOX 16.2 INDIZI DELLA PRESENZA DI ANOMALIE
CROMOSOMICHE584
per identificare un locus di suscettibilità
in una scanSione dell’intero genoma564
La dimensione del rischio relativo567
15.6 I limiti degli studi di associazione568
Il modello murino ha un ruolo speciale nell’identificazione
di geni-malattia umani582
BOX 16.1 MAPPATURA DEI GENI MURINI582
Box 15.4 dimensione del campione necessaria
Il clonaggio posizionale identifica un gene-malattia
sulla base della sua posizione cromosomica approssimativa578
Il primo passaggio nel clonaggio posizionale consiste
nel definire la regione candidata nel modo più preciso
possibile578
Il secondo passaggio consiste nello stabilire una lista di geni
nella regione candidata579
Il terzo passaggio consiste nello stabilire un ordine
di priorità fra i geni candidati, prima di ricercarne le eventuali
mutazioni580
Espressione appropriata580
Funzione appropriata581
Omologie e relazioni funzionali581
Box 15.2 Rappresentazione grafica
del linkage disequilibrium558
L’impiego di tag-SNP (SNP etichetta)560
15.5 Gli studi di associazione in pratica560
XVII
Un gene-malattia può essere identificato se si conosce il suo
prodotto proteico589
Un gene-malattia può essere identificato attraverso
la sua funzione o le interazioni del suo prodotto590
Un gene-malattia può essere identificato attraverso
un modello animale, anche in assenza di informazioni
posizionali591
Un gene-malattia può essere identificato attraverso particolari
caratteristiche della sua sequenza di DNA592
16.4 Validazione dei geni candidati
identificati con approccio posizionale593
Per le malattie a trasmissione mendeliana, un gene candidato
viene normalmente passato al vaglio alla ricerca di mutazioni
in un pannello di pazienti non imparentati593
Cambiamenti epigenetici possono causare una malattia
senza alterare la sequenza del DNA594
Il gene alla base della malattia può non essere così ovvio595
L’eterogeneità del locus è una regola più che un’eccezione596
Spesso sono necessari studi ulteriori per convalidare
XVIII
Indice
l’identificazione del gene-malattia597
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17.3 I geni oncorepressori633
16.5 Identificazione di varianti causali
attraverso studi di associazione597
L’identificazione della varianti causali non è semplice598
Le varianti causali vengono identificate da un approccio
combinato di studi statistici e funzionali599
L’analisi funzionale di SNP all’interno di sequenze senza
funzione apparente è particolarmente difficile600
Calpaina 10 e diabete di tipo II600
La regione cromosomica 8q24 e la suscettibilità
al tumore della prostata601
16.6 Otto esempi di identificazione
17.4 La regolazione difettosa del ciclo
cellulare nel cancro638
di geni-malattia602
Caso-studio 1: la distrofia muscolare di Duchenne602
Caso-studio 2: la fibrosi cistica604
Caso-studio 3: la sindrome brachio-oto-renale605
Caso-studio 4: la deficienza multipla di solfatasi606
Caso-studio 5: la persistenza della lattasi intestinale607
Caso-studio 6: la sindrome CHARGE609
Caso-studio 7: il tumore al seno610
Caso-studio 8: il morbo di Crohn612
16.7 L’identificazione dei geni-malattia
ha funzionato?616
La maggior parte delle varianti che causano le malattie
a trasmissione mendeliana è stata identificata616
Gli studi di associazione su scala genomica hanno avuto molto
successo, ma resta difficile identificare le varianti che hanno
un reale ruolo funzionale617
Sono stati raggiunti risultati clinicamente utili solo per poche
malattie complesse617
La malattia di Alzheimer618
Degenerazione maculare legata all’età (ARMD, age
618
related macular degeneration
Eczema (dermatite atopica619
Il problema dell’ereditabilità nascosta619
Lo studio del retinoblastoma ha fornito un paradigma
per la comprensione dei geni oncosoppressori634
Alcuni geni oncosoppressori mostrano variazioni rispetto
al paradigma dei due eventi635
La perdita di eterozigosi è stata ampiamente utilizzata
come marcatore per localizzare i geni oncosoppressori637
I geni oncosoppressori sono spesso silenziati
epigeneticamente mediante metilazione638
Tre geni oncosoppressori principali controllano gli eventi
cellulari nella fase G1640
pRb: un regolatore cruciale della progressione
attraverso la fase G1640
p53: il guardiano del genoma641
CDKN2A: un singolo gene codificante due proteine
regolatrici641
17.5 L’instabilità del genoma642
Per indagare le alterazioni cromosomiche nelle cellule
tumorali si utilizzano diversi approcci sperimentali643
Tre meccanismi principali sono responsabili dell’instabilità
cromosomica e delle anomalie del cariotipo643
I telomeri sono essenziali per la stabilità cromosomica644
I danni al DNA inviano un segnale a p53, che avvia
una risposta protettiva645
ATM: il rilevatore iniziale del danno645
La nibrina e il complesso MRN646
CHEK2: una chinasi mediatrice646
Il ruolo di BRCA1/2646
p53 alla riscossa647
I difetti nei meccanismi di riparazione sono alla base
di numerose malattie genetiche associate al cancro647
L’instabilità dei microsatelliti è stata scoperta in seguito
alle ricerche sui tumori familiari del colon648
17.6 Una visione genomica del cancro650
Le analisi citogenetiche e l’ibridazione su microarray consentono
•Conclusioni620
una visione su scala genomica delle alterazioni strutturali650
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 621
CAPITOLO 17
Genetica del cancro
17.1 L’evoluzione del cancro625
BOX 17.1 DUE MODALITÀ PER RENDERE PIÙ
PROBABILE UNA SERIE DI MUTAZIONI SUCCESSIVE626
17.2 Gli oncogeni627
Gli oncogeni agiscono nelle vie di segnalazione della crescita628
L’attivazione di un oncogene implica un acquisto di funzione629
Attivazione mediante amplificazione629
Attivazione da mutazioni puntiformi630
Attivazione mediante traslocazioni che creano un nuovo
gene chimerico631
Attivazione mediante traslocazioni in regioni
cromatiniche trascrizionalmente attive632
L’attivazione di un oncogene risulta tumorigenica solamente
in circostanze particolari633
Le nuove tecniche di sequenziamento permettono di rilevare
cambiamenti della sequenza nucleotidica su scala genomica650
Ulteriori tecniche forniscono una visione su scala genomica
delle alterazioni epigenetiche nei tumori651
L’indagine dell’espressione genica su scala genomica viene
utilizzata per generare modelli di espressione652
17.7 Lo studio dell’evoluzione a più stadi
del cancro654
La microevoluzione del tumore al colon-retto
è particolarmente ben documentata654
17.8 L’integrazione dei dati: il cancro come
un problema di biologia cellulare656
La tumorigenesi dovrebbe essere concepita in termini di pathway,
non di singoli geni657
I tumori maligni devono acquisire la capacità di stimolare
l’angiogenesi e la metastatizzazione658
La biologia dei sistemi consentirà di arrivare a una visione
unificata dello sviluppo tumorale659
•Conclusioni660
Indice
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XIX
Il gene tracking implica tre passaggi logici689
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 661
BOX 18.1 LA LOGICA DEL GENE TRACKING690
CAPITOLO 18
Test genetici
18.1 Che cosa analizzare e perché665
Per l’analisi genetica possono essere usati molti tipi diversi
di campioni665
RNA o DNA?666
Saggi funzionali667
18.2 Scansione di un gene alla ricerca
La scansione di un gene alla ricerca di mutazioni normalmente
viene fatta mediante sequenziamento667
Per analizzare rapidamente un gene alla ricerca di possibili
mutazioni sono state usate diverse tecniche668
Metodi basati sull’identificazione di mismatch o
eteroduplex669
Metodi basati sull’analisi della conformazione
dei singoli filamenti670
Metodi basati sulla traduzione: il test delle proteine
tronche671
I microarray consentono con una sola operazione
la scansione di un gene alla ricerca praticamente di qualsiasi
mutazione671
La metilazione del DNA può essere messa in evidenza
mediante molti metodi672
Le varianti non classificate rappresentano un problema
rilevante673
BOX 18.2 L’USO DEL TEOREMA DI BAYES
PER COMBINARE LE PROBABILITà692
I problemi particolari relativi alla distrofia muscolare
di Duchenne693
18.6 Determinazione del profilo di DNA
(DNA profiling)693
di mutazioni667
La ricombinazione pone un serio limite alla precisione del gene
tracking
691
Il calcolo del rischio nel gene tracking
691
Per il profiling è stata usata una grande varietà di differenti
polimorfismi del DNA694
Uso di sonde minisatelliti per il fingerprinting
del DNA694
L’uso di marcatori microsatelliti per il DNA profiling 695
Polimorfismi del cromosoma Y e mitocondriali696
Il DNA profiling è utilizzato per escludere o stabilire
una paternità696
Il DNA profiling può essere utilizzato per identificare l’origine
di campioni clinici696
Il DNA profiling può essere usato per determinare il tipo
di gemellarità697
Il DNA profiling ha rivoluzionato le indagini forensi ma solleva
problemi relativi alle libertà civili697
Problemi tecnici697
Problemi giudiziari698
BOX 18.3 L’ERRORE ACCUSATORIO699
Problemi etici e politici700
Conclusioni701
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 703
18.3 Ricerca di uno specifico cambiamento
di sequenza674
Ricerca della presenza o assenza di un sito di restrizione674
Ibridazione con oligonucleotidi allele-specifici676
Amplificazione allele-specifica mediante PCR676
Saggio di ligazione degli oligonucleotidi677
Minisequenziamento mediante primer extension
677
Pirosequenziamento677
Genotipizzazione mediante spettrometria di massa679
Genotipizzazione massiva di SNP in parallelo basata
679
su microarray
CAPITOLO 19
Farmacogenetica, medicina personalizzata
e screening delle popolazioni
19.1 Valutazione dei test clinici706
BOX 19.1 LO SCHEMA ACCE PER LA VALUTAZIONE
DEI TEST706
La validità analitica di un test è misura della sua accuratezza707
La validità clinica di un test è misurata dalla bontà
della previsione riguardante una condizione clinica707
I test devono essere valutati anche per l’utilità clinica
e l’accettabilità sotto l’aspetto etico708
18.4 Alcuni test speciali681
L’analisi di delezioni e duplicazioni di un intero esone richiede
delle tecniche speciali681
Il test di amplificazione multiplex con sonde
ligazione-dipendente (MLPA)682
Delezioni del gene della distrofina nei maschi683
Non maternità apparente in una famiglia in cui
segrega una delezione684
Nei test prenatali per aneuploidie cromosomiche viene usata
una PCR quantitativa684
Alcune malattie da espansione di triplette richiedono dei test
speciali685
Per alcune malattie l’analisi delle mutazioni deve tener
conto della variabilità geografica686
Il test per malattie con un’elevata eterogeneità di locus
rappresenta una sfida688
18.5 Gene tracking689
BOX 19.2 MISURA DELLA VALIDITÀ ANALITICA
DI UN TEST707
BOX 19.3 MISURE DEL RISCHIO RELATIVO709
19.2 Farmacogenetica e farmacogenomica710
Molte differenze a livello genetico hanno effetto
sul metabolismo dei farmaci711
I citocromi P450 sono responsabili di gran parte
del metabolismo di Fase 1 dei farmaci711
CYP2D6712
Altri enzimi P450713
Un’altra variante di un enzima di Fase 1 causa problemi
in chirurgia714
Le reazioni di coniugazione della Fase 2 producono derivati
XX
Indice
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di screening prenatale possano portare
all’ostracismo delle persone affette739
Alcune persone temono che permettere alle persone
con malattie genetiche di condurre una vita
normale avrà conseguenze negative
sulle generazioni successive739
idrosolubili dei farmaci, che vengono escreti714
Acetilatori lenti e veloci714
La glucuronosiltransferasi UGT1A1715
Le glutatione-S-transferasi GSTM1 e GSTT1715
Tiopurina metiltransferasi716
La variabilità genetica del bersaglio può avere effetto sulla
farmacodinamica716
Variabilità dei recettori beta-adrenergici716
Variabilità dell’enzima convertitore dell’angiotensina716
Variabilità del recettore HT2RA della serotonina717
Ipertermia maligna e il recettore per la rianodina718
19.3 Medicina personalizzata: prescrivere
il farmaco migliore718
La difficoltà di mettere in pratica la teoria senza una
genotipizzazione del paziente718
Gli effetti dei farmaci sono spesso poligenici718
Warfarina719
Le industrie farmaceutiche non hanno finora avuto grossi
incentivi per promuovere una medicina personalizzata720
Stadi nello sviluppo di un farmaco720
Alcuni farmaci sono progettati o venduti su licenza
per il trattamento di pazienti con genotipi specifici721
19.5 Il nuovo paradigma: prevedere
e prevenire?740
Conclusioni742
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 743
CAPITOLO 20
Manipolazione genica di animali
per lo studio di modelli di malattia
e di funzione genica
20.1 Una panoramica sugli organismi
modello746
Il trastuzumab per il tumore alla mammella con
amplificazione di HER2722
Il gefitinib per il tumore al polmone e altri tumori
in presenza di mutazioni EGFR722
Il profilo di espressione dei tumori può portare
a un trattamento personalizzato723
Un approccio alternativo: la medicina depersonalizzata
e la polipillola724
20.2Generazione di animali transgenici749
19.4 La medicina personalizzata: studi sulla
I ricercatori riescono finalmente a identificare i fattori genetici
di suscettibilità725
I fattori individuali sono quasi sempre poco rilevanti726
Anche se un test singolo non fornisce una previsione accurata,
una batteria di test potrebbe riuscirci727
Rimane molto da capire circa la validità clinica dei test
di suscettibilità729
Il rischio per il diabete di tipo 2: lo studio
Framingham e uno studio sugli Scandinavi729
Rischio di tumore alla mammella: lo studio
del gruppo Pharoah729
Il rischio di tumore alla prostata: lo studio
del gruppo di Zheng731
Le prove di un’utilità clinica dei test
per la suscettibilità mancano quasi completamente732
19.5Lo screening di popolazione733
I test di screening non sono test diagnostici734
Lo screening prenatale per la sindrome di Down stabilisce
una soglia arbitraria per il test diagnostico734
I test di screening devono rispondere a determinati criteri
per essere accettati735
Che cosa si vuole ottenere con uno screening?736
Sensibilità e specificità736
Scelta dei soggetti per lo screening
738
Una linea guida etica per lo screening
Alcune persone temono che i programmi
738
Gli animali transgenici possiedono il DNA esogeno nella linea
germinale750
La microiniezione nel pronucleo è uno dei metodi più usati
per generare animali transgenici750
I transgeni possono essere inseriti nella linea germinale anche
attraverso le cellule germinali stesse o utilizzando le cellule
staminali embrionali751
Trasferimento genico in gameti e in cellule
precursori delle cellule germinali752
Trasferimento genico in cellule embrionali
pluripotenti dell’embrione precoce o in cellule
staminali coltivate752
Trasferimento genico in cellule somatiche
(clonazione animale)753
suscettibilità a malattie complesse725
Una vasta gamma di specie viene usata come animali modello746
La maggior parte degli animali modello è generata con la
manipolazione genetica747
Gli animali modello permettono di studiare diversi fenotipi748
Il trasferimento nucleare è stato utilizzato per produrre
animali domestici geneticamente modificati753
Promotori esogeni possono fornire un modo comodo
per regolare l’espressione dei transgeni754
Espressione del transgene regolata dal sistema
inducibile della tetraciclina754
Espressione del transgene regolata dal sistema
inducibile da tamoxifene755
L’espressione del transgene può essere influenzata dalla posizione
e dalla struttura del locus in cui è inserito756
20.3Modificazioni specifiche del genoma
e inattivazione genica in vivo756
L’isolamento delle linee cellulari pluripotenti ES:
una pietra miliare nella genetica dei mammiferi757
Il gene targeting permette la produzione di animali
con una specifica mutazione in tutte le cellule757
Differenti approcci di gene targeting generano
alleli null o con sottili variazioni funzionali759
Gene knock-out (inattivazione genica)759
Gene knock-in (inserimento di un gene reporter)759
Generazione di mutanti puntiformi760
Indice
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Negli animali, i sistemi microbici di ricombinazione
sito-specifica, permettono l’inattivazione condizionale
di un gene e l’ingegneria cromosomica761
Inattivazione genica condizionale762
Ingegneria cromosomica763
Una tecnica alternativa per eseguire gene targeting
fa uso di nucleasi zinc finger
763
Il knock-down di un gene a livello dell’RNA implica
la degradazione del suo trascritto o l’inibizione della sua
traduzione765
Knock-down di un gene in vivo mediante RNA interference
(interferenza dell’RNA)766
Inattivazione genica mediante oligonucleotidi
morfolino antisenso766
20.4Mutagenesi casuale e analisi di mutanti
su larga scala767
Mutagenesi casuale mediante sostanze chimiche
che aggiungono un gruppo etile alle basi768
La mutagenesi inserzionale sulle cellule ES sfrutta transgeni
privi di promotore come “trappole per geni”768
I trasposoni causano l’inattivazione genica integrandosi
in modo casuale nel genoma769
Mutagenesi inserzionale con il trasposone
Sleeping Beauty
Trasposizione mediata dall’elemento piggyBac
20.5Animali geneticamente modificati
come modelli di malattia per studiare
la funzione genica772
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 786
CAPITOLO 21
Approcci genetici alla cura delle malattie
21.1 Trattamento della malattia genetica
versus trattamento genetico
della malattia790
Gli animali geneticamente modificati hanno ampliato la nostra
conoscenza della funzione genica772
Creare modelli animali di malattie umane773
Le mutazioni per perdita di funzione (loss of function)
possono essere studiate inattivando selettivamente il gene
ortologo di topo773
malattie basati su farmaci, proteine
ricombinanti e vaccini792
21.3 Principi e applicazioni della terapia
cellulare801
BOX 21.2 PRODUZIONE E VALIDAZIONE DI LINEE
CELLULARI STAMINALI EMBRIONALI802
Cellule staminali da tessuto adulto802
Difficoltà pratiche della terapia cellulare basata su cellule
staminali802
Terapia cellulare eterologa e autologa803
RIPROGRAMMAZIONE NUCLEARE IN CELLULE
DI MAMMIFERO804
BOX 21.4 PROBLEMI ETICI DELLA CLONAZIONE
RIPRODUTTIVA UMANA806
Pluripotenza indotta in cellule somatiche806
BOX 21.5 ALCUNE PIETRE MILIARI NELLA
Box 20.3 La difficoltà di riprodurre fenotipi
umani nel topo781
L’umanizzazione dei modelli murini per superare alcune
delle differenze che rendono il topo un modello imperfetto782
Lo sviluppo di nuove tecniche genetiche sta aumentando
i modelli di malattia che si possono studiare782
La riprogrammazione nucleare offre nuove possibilità
terapeutiche e nuovi modelli delle malattie umane804
BOX 21.3 INDUZIONE SPERIMENTALE DELLA
Topi knock-out per ottenere un modello di perdita di
funzione di un oncosoppressore780
Topi transgenici come modello per l’attivazione di un
oncogene782
Modelli di tumori a insorgenza sporadica782
Le terapie basate su cellule staminali promettono di trasformare il
potenziale dei trapianti801
Le cellule staminali embrionali801
recessive: l’esempio della fibrosi cistica775
Le proteine di interesse terapeutico possono essere prodotte
attraverso la loro espressione in microrganismi, linee cellulari
di mammifero o in animali transgenici794
L’ingegneria genetica ha prodotto nuovi anticorpi
a uso terapeutico796
Gli aptameri sono scelti in modo da legare proteine bersaglio
specifiche e inibirne la funzione798
L’ingegneria genetica ha permesso di migliorare la funzione
dei vaccini800
Vaccini antitumorali800
Box 20.2 Modelli di topo per malattie
Esprimendo il transgene d’interesse mutato si ottengono
modelli di mutazioni con acquisto di funzione
(gain of function)776
La creazione di un modello animale di anomalie
cromosomiche è una sfida778
Modelli murini di tumori umani sono difficili da ottenere780
Le industrie farmaceutiche hanno investito ingenti somme
di denaro nella genomica per cercare di identificare nuove
molecole bersaglio792
BOX 21.1 BERSAGLI FARMACOLOGICI E SCREENING
FARMACOLOGICI DI PICCOLE MOLECOLE793
Alleli null
774
Alleli umanizzati774
Mutanti leaky (deboli) e ipomorfi774
Le terapie sono più avanzate nel caso delle malattie genetiche
con una base biochimica nota790
Per il trattamento genetico di una malattia si può intervenire
a diversi livelli791
21.2 Approcci genetici al trattamento delle
Box 20.1 Il background genetico del topo
e il ruolo dei geni modificatori771
Conclusioni785
770
770
Il Consorzio Internazionale Topi Knock-out ha lo scopo di ottenere
mutanti per inattivazione genica di tutti i geni murini771
XXI
RIPROGRAMMAZIONE NUCLEARE DI CELLULE
DI MAMMIFERO807
Transdifferenziamento809
La terapia basata su cellule staminali può funzionare
ma è ancora in una fase esplorativa809
21.4 Principi di terapia genica e sistemi di
trasfezione genica nei mammiferi811
BOX 21.6 PROBLEMI ETICI DELLA TERAPIA GENICA
XXII
Indice
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siRNA terapeutici824
Gli oligonucleotidi antisenso possono indurre
il salto di un esone (exon skipping) per superare
una mutazione dannosa824
DELLE CELLULE GERMINALI811
BOX 21.7 I PROBLEMI ETICI DEI “BAMBINI
SU MISURA”812
I geni possono essere trasferiti nelle cellule del paziente,
in coltura o direttamente nel suo corpo814
L’integrazione di geni terapeutici in cromosomi ospiti
ha indubbi vantaggi ma suscita preoccupazioni per la sicurezza815
I vettori virali offrono un’espressione forte e spesso
a lungo termine del transgene, ma molti di essi presentano
problemi di sicurezza816
Il gene targeting basato su nucleasi a dita di zinco (zinc finger) può
riparare una specifica mutazione patogenica o inattivare in modo
specifico un gene bersaglio825
21.6 La terapia genica in pratica827
BOX 21.8 SUCCESSI E INSUCCESSI NELLA PRATICA
DELLA TERAPIA GENICA827
Vettori retrovirali817
Vettori virali basati su adenovirus e su virus adenoassociati (AAV)819
Altri vettori virali820
I sistemi di trasferimento genico non virali sono più sicuri, ma il
trasferimento genico è meno efficiente e spesso l’espressione dei
transgeni è relativamente debole820
Trasferimento di acido nucleico nudo per iniezione
diretta o con bombardamento di particelle821
Trasferimento genico mediato da lipidi821
Nanoparticelle compatte di DNA822
Il primo successo della terapia genica riguarda malattie
genetiche recessive del sangue828
La terapia genica per molte altre malattie monogeniche
ha avuto in generale scarso successo830
La terapia genica dei tumori spesso comporta l’uccisione
selettiva delle cellule tumorali, ma il tumore può ricrescere
grazie alla proliferazione delle cellule che sopravvivono831
Sono state perseguite molte strategie di terapia genica contro
l’HIV, ma il progresso verso una terapia efficace è molto lento832
Conclusioni833
21.5 RNA e oligonucleotidi terapeutici e
LET TURE DI APPROFONDIMENTO 835
GLOSSARIO
INDUCE ANALITICO
riparazione del DNA a fini terapeutici822
Gli RNA e gli oligonucleotidi terapeutici sono spesso
progettati per inattivare in modo selettivo l’allele mutante822
Ribozimi terapeutici824