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
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Wada, N. et al. J Clin Endocrinol Metab 2002;87:4595-4601
Copyright ©2002 The Endocrine Society
