MUTAZIONI CROMOSOMICHE
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MUTAZIONI CROMOSOMICHE I Cromosomi 1400 nm Cromosoma mitotico Eliminazione degli istoni DNA Proteine istoniche Proteine non istoniche (RNA) Matrice proteica DNA con domini ad anse Funzioni biologiche dei cromosomi Perpetuare il materiale genetico durante lo sviluppo di un individuo corretta replicazione corretta suddivisione tra le cellule figlie Rimescolare il materiale genetico tra generazioni successive ricombinazione meiotica segregazione degli omologhi Elementi essenziali di un cromosoma telomero struttura centromero cellulare n°/crom. 1 funzione corretta divisione origine di replicazione stabilizzazione della telomero Origine di replicazione origine di replicazione 2 molte funzionalità e della lunghezza del cromosoma corretta replicazione del DNA centromero origine di replicazione origine di replicazione telomero Centromero Consente la corretta segregazione dei cromosomi durante la mitosi e la meiosi Il centromero appare come una costrizione in un unico punto lungo il cromosoma. Per ogni cromosoma il centromero é sempre nella stessa posizione. Nella maggior parte degli eucarioti ad ogni centromero si attaccano molte fibre del fuso. Nel lievito S. cerevisiae ad ogni centromero si attacca una sola fibra del fuso. Se il centromero é assente il cromosoma non può attaccarsi al fuso e può solo migrare casualmente durante la divisione cellulare Telomeri Strutture specializzate che si trovano all'estremità dei cromosomi lineari Permettono la replicazione completa del cromosoma Impediscono l'accorciamento progressivo dei cromosomi Il cromosoma senza telomeri é: instabile: degradato dalle esonucleasi altamente reattivo: tende ad appiccicarsi su altri cromosomi interagisce rapidamente con altre strutture cellulari tra cui i cromosomi tali interazioni determinano la formazioni di strutture aberranti che non possono essere correttamente distribuite dal fuso mitotico Origini di replicazione Sequenze specifiche associate al punto di inizio della sintesi del DNA Sono riconosciute da proteine che legano e destabilizzano il DNA La destabilizzazione apre il DNA in corrispondenza dell'origine di replicazione Metodi di studio dei cromosomi Cromosomi mitotici Cromosomi interfasici Preparazione dei cromosomi metafasici • I cromosomi metafasici si preparano da cellule in divisione –Sangue (linfociti) –Amniociti –Fibroblasti –Ecc. La Mitosi Cromatidi fratelli Preparazione dei cromosomi metafasici • Da linfociti – Mettere pochi ml di sangue in terreno di coltura • Terreno di coltura: – – – – – – – – Acqua Sali inorganici Tampone a pH 7.0 Vitamine Aminoacidi Nucleotidi Siero bovino Phytohaemagglutinina (PHA) Dopo 72 ore (3 gg) di incubazione a 37°C si aggiunge al terreno di coltura “COLCHICINA” che blocca le cellule in metafase Blocco delle cellule in metafase colchicina G1 S G2 M G1 Preparazione cromosomi Metodi di studio dei cromosomi colorazione: caratteristiche di un cariotipo (numero e morfologia dei cromosomi) bandeggio: identificazione dei singoli cromosomi e di eventuali anomalie di struttura ibridazione in situ: localizzazione di specifiche sequenze di DNA anche molto piccole (fino a circa 50 kb) CGH Array : analisi dettagliata della struttura cromosomica (Risoluzione fino a 20 kb o meno) immunolocalizzazione: localizzazione di proteine specifiche Colorazione Giemsa, DAPI, propidium iodide Identificazione: Numero dei cromosomi Morfologia dei cromosomi Colorazione Giemsa Cromosomi umani Colorazione Giemsa Cromosomi di pollo micro-cromosomi macro-cromosomi Colorazione Giemsa Cromosomi di rana Bandeggio dei cromosomi I cromosomi vengono colorati dopo un particolare trattamento dei cromosomi o delle cellule da cui preparare i cromosomi Ogni cromosoma assume il colorante in modo caratteristico e perfettamente riproducibile determinando la formazione di regioni scure alternate a regioni chiare, le bande cromosomiche Bandeggi Cromosomici Bandeggi Strutturali Bandeggio G Trattamento con tripsina Colorazione con Giemsa Bandeggio R Trattamento ad alta temperatura Colorazione con Giemsa Cromosoma 1 umano ideogramma Bande Bande G G Bande Bande R R Risoluzione dei bandeggi Numero di bande che si possono identificare in un cariotipo aploide Dipendente dallo stadio mitotico –300-400 bande –400-700 –700 -1000 –Oltre 1000 metafase tardiva metafase precoce prometafase profase tardiva NOTA: ogni banda G 100 geni tipicamente contiene fino a Risoluzione di un bandeggio Cromosomi umani PROFASE METAFASE Risoluzione di un bandeggio Cromosomi di anfibi PROFASE METAFASE Cromosoma 5 a varie risoluzioni Sistema I.S.C.N. (International System for Cytogenetic Nomenclature) Conferenza di Parigi, 1971. 2 2 2p21 p1 1 • Braccio corto “p” (petite) braccia 1 centromero 1 2q21 • Braccio lungo “q” q 2 23 1 (queue) 3 2 2q32 3 • Divisione delle braccia in ampie regioni (BANDE) nominate con numeri arabi partendo dal centromero: – p1, p2, .... indica: la prima, la seconda, ……. banda del braccio corto (p) – q1, q2, .... indica: la prima, la seconda, ……. banda del braccio lungo • Divisione delle bande in sottobande: (q) – p1.1, p1.2, p1.3, ecc. Cromosoma HSA-11 Risoluzione: 400 bande Risoluzione: 850 bande 400 bande Cariotipi umani 850 bande Cariotipi standard umani 400 bande 850 bande CGH ARRAY MUTAZIONI CROMOSOMICHE Di numero (Aneuploidie – Monosomie – Trisomie) Di struttura (Delezioni, inserzioni, traslocazioni, inversioni) Aberrazioni di Numero Aneuploidie Autosomiche Aneuploidie Sessuali Aberrazioni di Struttura Delezioni Delezione Sindrome Freq Fenotipo 1/100000 Pianto simile al miagolio di un gatto, diverse anomalie del viso, severo ritardo mentale 5p- Cri du chat 11q- Tumore di Wilms - Tumore renale a livello embrionale 13q- Retinoblas toma Tumore dell’occhio 15q- Sindrome di PraderWilli Astenia ed accrescimento lento nei neonati Obesità ed attacchi compulsivi di fame nei bambini e negli adulti Delezioni del braccio corto del cromosoma 5 Duplicazioni Inversioni 02_20.jpg Traslocazioni Duplicazioni o delezioni Acquisto o Perdita di materiale genetico Di solito comportano alterazioni fenotipiche Inversioni o traslocazioni Trasferimento di materiale genetico Spesse volte non comportano alterazioni fenotipiche ma possono causare infertilità L’analisi delle mutazioni permette di: • Identificare gli presintomatica individui in fase • Individuare gli eterozigoti a rischio di trasmettere una malattia genetica • Effettuare la diagnosi prenatale • Comprendere le basi genetiche delle malattie complesse più comuni No Caption Found Wada, N. et al. J Clin Endocrinol Metab 2002;87:4595-4601 Copyright ©2002 The Endocrine Society
