La funzione dei geni
Esistono due tipi di approccio per gli studi
di Genetica:
GENETICA DIRETTA o Dissezione genetica
L’isolamento di mutanti naturali o indotti
mediante uso di sostanze chimiche o agenti
fisici ci permette di identificare il/i gene/i
coinvolti in un data fenotipo.
GENETICA INVERSA
Le attuali analisi genomiche ci permettono
di individuare potenziali geni candidati.
Mediante
tecniche
molecolari
(gene
knockout, silenziamento, iperespressione) si
individua la funzione del gene.
Si definisce genotipo la composizione
genetica dell’organismo. Esso può
essere riferito ad uno o più loci genetici
Si definisce fenotipo ciò che possiamo
osservare del carattere e che è
determinato dalla interazione fra i geni
e l’ambiente circostante.
Si dice monogenico un carattere
attribuibile ad un solo gene
La variabilità di un carattere monogenico
ha 2 componenti:
1) Poliallelia (forme alternative dello
stesso gene)
2) Ambiente
Liscio
Grinzoso
Alleli differenti
codificano il colore
dell’occhio umano
Genetica del colore
dell’occhio
Eredità del colore dell’occhio
E’ un carattere multigenico. Negli esseri
umani i geni riconosciuti sono:
EYCL1, EYCL2, EYCL3, HERC2. Nell’uomo il
colore dell’iride è definito da tre elementi
fondamentali.
(1) la melanina
dell’iride
(2) la melanina
dell’iride
del
tessuto
contenuta
epiteliale
nello
(3) la densità cellulare dello stroma.
stroma
Abbondanza di melanina nell’iride che li fa
sembrare quasi neri. Questo fenotipo è
comune in Asia orientale, Africa, Sud
America e Medio oriente
Elevata quantità di melanina nell’iride,
sono comuni in Europa meridionale, nel
nord dell’India, Nord Africa, Turchia e
Iran.
•Elevata densità delle proteine dello
stroma e bassa quantità di melanina.
Frequenti in Europa centrale e orientale,
Italia, Spagna e Balcani. HERC2 (+) ubiquitin
ligasi che degrada la proteina P coinvolta nella
produzione della melanina.
•Assenza totale di pigmentazione,
fenotipo albino, questa mancanza rende
visibile la retina, e da qui il colore
rosso.
Come si generano gli alleli dello stesso gene
Allele silente o sinonimo
Allele selvatico o wild type
•GCA ACA GAT AAT TGT
•Ala
Arg
Asp Asn
Cys
•GCA ATA GAT AAT TGT
•Ala
Tyr
Asp Asn
Cys
Allele missense o non sense
Perdità
function)
di
Acquisizione
(gain of
funzionalità
di nuova
function)
(loss
of
funzionalità
Riduzione dell’espressione genica
Incremento dell’espressione genica
Molti fenotipi sono attribuibili all’attività
di proteine enzimatiche
Substrato
Substrato
Prodotti
Enzima mutato
Garrod e gli errori congeniti
del metabolismo
Alcune malattie umane
ereditarie: albinismo,
fenilchetonuria, alcaptonuria
sono monogeniche e dovute a
blocchi del metabolismo
•
GARROD
•Errori congeniti del
metabolismo
Fenilalanina
Fenilchetonuria
Tirosina
•Il metabolismo della
fenilalanina
•Alcaptonuria
Acido idrossifenilpiruvico
Acido omogentisico
•Alcaptonuria
Acido maleilacetacetico
Acido omogentisinico
-
+
Beadle and Tatum
I mutanti nutrizionali della Neurospora
Conidi con spore A
Conidi con spore a
Fusione nucleare A/a 2n
Produzione di ascospore mutanti mediante Raggi X
L’esperimento di Beadle e Tatum
•Beadle e Tatum: i mutanti
nutrizionali
E1
Precursore
E2
Ornitina
E3
Citrullina
Arginina
Nutrienti aggiunti nel terreno
Mutanti
Ornitina
Citrullina
Arginina
Arg-1
+
+
+
Arg-2
-
+
+
Arg-3
-
-
+
ARG2 in quale gene è mutato?
……si scopri’ che le proteine siano essi enzimi (o non), sono codificate
dai geni.
• Teoria di Beadle e Tatum
• UN GENE –> UNA PROTEINA (o un
POLIPEPTIDE)
NOBEL PRICE :
E.L. Tatum and G.W. Beadle, Science, 91 (1940) 458.
NOBEL PRICE :
•Il concetto di
•dominanza e recessività dei geni
•Gli individui DIPLOIDI possono alloggiare
•al massimo due copie di ciascun gene poiché
posseggono due copie di cromosomi che
presentano una stessa sequenza di geni.
•I Cromosomi che presentano una stessa
sequenza di geni sono detti omologhi.
•I geni che sono sullo stesso cromosoma di
dicono associati oppure singenici.
•Riflessioni:
•Gli omologhi
differenti
possono
alloggiare
alleli
identici
•Il termine locus non è equivalente al termine allele.
o
•M m
•M m
•m m
•M marrone
•m azzurro
•M e dominante su m
•m è il carattere recessivo
A
A a
A a
a a
AA o Aa
aa
sano
alcaptonurico
a
allele
dominante
normale
allele recessivo
l’alcaptonuria
per
In caso di dominanza
l’eterozigote ha il
fenotipo di uno dei
due omozigoti
M m
M m
m m
MM
•Dominanza completa: gli eterozigoti e l’omozigote
•dominante hanno lo stesso fenotipo
•Dominanza incompleta
•M
M •Omozigote
•m m •Omozigote
•M
m •Eterozigote
•L’eterozigote ha un fenotipo intermedio fra i due omozigoti
•Alleli del carattere colore del piumaggio dei polli
