Duplicazioni:

Duplicazioni:
•  Raddoppiamento di un tratto di cromosoma
•  La dimensione del tratto può variare in modo considerevole
•  Le duplicazioni eterozigoti danno origine ad anse non appaiate
durante la meiosi simili a quelle viste per le delezioni e per
questo possono essere visualizzate citologicamente
Duplicazioni:
Le due regioni duplicate possono essere adiacenti
oppure una delle due puo’ trovarsi nella
localizzazione normale e l’altra in una regione
diversa dello stesso cromosoma o persino su un
cromosoma diverso. Un organismo diploide
contiene tre copie della regione cromosomica in
questione.
Le duplicazioni adiacenti possono essere in tandem
(ABCBCD) oppure invertito (ABCCBD).
Mappa delle duplicazioni segmentali nel genoma umano. Le
linee di collegamento mostrano le duplicazioni intra
cromosomiche. Le barre rosse indicano le duplicazioni
intercromosomiche. Le lettere indicano I punti caldi in cui la
ricombinazione delle duplicazioni ha dato origine a disordini
genetici.
•  Il Crossing over tra segmenti di DNA ripetitivo (duplicato) è
chiamato ricombinazione omologa non allelica.
•  Quando ci sono sequenze ripetute brevi su un cromosoma o
su cromosomi diversi, vi è ambiguità su quali ripetizioni si
debbano appaiare tra loro alla meiosi.
•  Se si appaiano sequenze che non sono nella stessa
posizione relativa sugli omologhi, il crossing over può
produrre cromosomi aberranti.
Le analisi delle sequenze di DNA genomico hanno rivelato un
alto livello di duplicazioni nell’uomo.
Nella classe delle duplicazioni segmentali, le unità duplicate
vanno da 10 a 50 Kilobasi di lunghezza, contengono interi
geni e le regioni comprese tra questi geni.
La maggior parte delle duplicazioni è dispersa, ma vi sono
anche casi di duplicazioni in tandem.
Altra caratteristica è che la dispersione delle unità duplicate è
soprattutto all’interno dello stesso cromosoma, non tra i
cromosomi.
Le duplicazioni segmentali sembrano avere un ruolo
importante come substrati per la ricombinazione omologa
non allelica.
La conseguenza dei crossing-over tra le duplicazioni
segmentali sono I vari riarrangiamenti cromosomici.
Le duplicazioni di certe regioni genetiche possono
produrre fenotipi specifici e comportarsi come
mutazioni geniche.
ES: la mutazione dominante Bar sul cromosoma X di
Drosophila determina un occhio stretto a forma di
barra anziche’ovale come di norma. L’effetto e’ dovuto
alla riduzione del numero di ocelli.
Studi citologici condotti sui cromosomi politenici
hanno dimostrato che il fenotipo Bar e’ causato da
una duplicazione in tandem della regione
cromosomica 16A, duplicazione originata,
probabilmente da un crossover asimmetrico durante
la meiosi.
Le anomalie associate con le duplicazioni possono essere
attribuite allo sbilanciamento genico prodotto dalla copia in più
di una particolare regione cromosomica
Durante la meiosi le regioni duplicate possono appaiarsi e il crossing
over asimmetrico di tali regioni puo’ dar luogo alla triplicazione in
tandem della regione cromosomica.
Studi condotti sulle femmine omozigoti per Bar hanno
dimostrato che l’appaiamento e il crossing over
asimmetrici possono dar luogo a eventi di duplicazione
multipli.
Talvolta queste femmine producono una progenie con
occhi estremamente piccoli, un fenotipo chiamato
doppio Bar.
Si e’ trovato che ogni individuo doppio Bar porta tre
dosi della regione Bar (tre copie in tandem).
I gameti contenenti la delezione hanno prodotto zigoti
non vitali, invece i gameti con la duplicazione hanno
prodotto gli individui Bar che compaiono nella progenie.
I maschi portatori della duplicazione Bar in emizigosi
hanno occhi fortemente ridotti, le femmine eterozigoti
contenenti una duplicazione Bar e un cromosoma
normale, hanno occhi solo leggermente ridotti
(mutazione a dominanza incompleta).
Duplicazioni:
La copia in piu’ originata da una duplicazione e’
libera di subire mutazioni geniche, dato che le
funzioni essenziali sono fornite dall’altra copia.
Il verificarsi di mutazioni in una data regione rende
possibili fenomeni di divergenza funzionale dei
geni duplicati, il che potrebbe risultare
vantaggioso nell’evoluzione dei genomi.
Esempio: le globine derivate da eventi di
duplicazioni geniche di un tratto di DNA che hanno
dato origine a prodotti genici diversi ma con
funzioni correlate.
Se la duplicazione è mantenuta nel genoma, il gene
originale e il duplicato sono copie esatte l’uno
dell’altro e quindi ridondanti.
Entrambe le copie possono subire nuove mutazioni.
La mutazione puo’ inattivare uno dei geni duplicati,
che diventerà uno pseudogene e la funzione sarà
mantenuta dall’altro.
La mutazione puo’ alterare l’attività di una delle due
proteina e il gene mutato puo’ acquisire una nuova
funzione
Un’altra possibilità è che la mutazione inattivi o
alteri un elemento regolativo in ciascun duplicato.
La funzione del gene originale viene divisa tra i
duplicati, che si complementano tra di loro.
La molecola dell’emoglobina adulta è un tetramero (4
subunita’) formato da due catene polipeptidiche α e due
catene β, ciascuna legata a un gruppo eme.
Il gene per la catena adulta α fa parte di un gruppo di
cinque geni molto simili e si trova sul cromosoma 16; il
gene per la catena β fa parte di un gruppo di sei geni e
si trova sul cromosoma 11.
Interessanti sono i geni γ che codificano per
l’emoglobina fetale prodotta negli ultimi sette mesi del
periodo fetale (si trovano sul cromosoma 11).
L’emoglobina fetale ha un’affinità per l’ossigeno
superiore a quella dell’emoglobina dell’adulto;
cio’permette al feto di estrarre ossigeno dal sangue
della madre attraverso la placenta.
Alla nascita l’espressione della catena adulta β
rimpiazza la γ e viene prodotta anche una piccola
quantità dell’emoglobina δ.
Una stessa persona produce tipi diversi di emoglobina
nelle diverse fasi del ciclo vitale e le differenze tra i tipi
dipendono da differenze nelle subunita’ componenti.
Emoglobina Feto 2(α)2(γ)
Emoglobina adulto 2(α)2(β)
(in meno del 2% 2(α)2(δ)
La struttura delle diverse subunita’ e’ determinata da
geni differenti alcuni dei quali sono associati sullo
stesso cromosoma, altri no.
d
Emoglobina Feto 2(α)2(γ)
Emoglobina adulto 2(α)2(β)
(in meno del 2% 2(α)2(δ)