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CORSO DI GENETICA

ESTENSIONI DELLE

LEGGI DI MENDEL

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Bo”Mendel rinunciaalle sue ricerche

Mendel proseguì le sue ricerche su altre piante per ottenereconferme alle sue leggi, ma trovò tante e tali contraddizioniche (si dice) cadde in depressione, abbandonò la ricerca e simise a curare l’amministrazione del convento…

Solo diverso tempo dopo si scoprì che queste contraddizionisolo APPARENTEMENTE andavano contro i risultati ottenutisul Pisum sativum.

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Bo”Variazioni della dominanza I

In molte piante èpossibile trovare dellevarianti a fiori colorati edelle varianti a fioribianchi. Tra queste labocca di leone e laMirabilis jalapa (bella dinotte). In queste piante,incrociare individui a fiorirossi con individui a fioribianchi dà risultatiinattesi…

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Bo”La genetica dellaMirabilis jalapa

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Bo”In altre parole, inquesto caso si ha unacompleta corrispon-denza tra genotipi efenotipi, per cui glieterozigoti A/a sonofacilmente distinguibilidagli individui A/A.Quando il fenotipodegli eterozigoti èintermedio tra quellodei genitori, si parla didominanza incompleta.In questo caso irapporti fenotipici egenotipici coincidono(1:2:1).

Spiegazione molecolare

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Bo”Lo stessovale anche

per glianimali

Variazioni della dominanza II

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Quando il fenotipo in F1 è la SOMMA di quello deigenitori, si parla di CODOMINANZA.

Variazioni delladominanza III

Rapportoalterato 1:2:0

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Y[l] è un gene che per ilfenotipo del colore del pelosi comporta da dominante,

ma per la letalità è recessivo!

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Bo”Rapporti mendeliani

atipici in diibridi

Il classico rapporto 9:3:3:1 viene mantenuto SOLO quandodue geni controllano due caratteri che non hanno niente incomune. In questo caso i geni (e le loro funzioni) sono deltutto indipendenti. Ma se i due geni considerati hanno qualchetipo di interazione tra loro, i rapporti possono subireprofonde modificazioni: le diverse classi genotipiche possonoconvergere verso un fenotipo comune, oppure divergere percreare nuovi fenotipi. Oppure concorrere alla formazionedello stesso carattere...

Il caso dellacresta dei polli

Le due coppie geniche siinfluenzano a vicenda peril fenotipo della cresta.

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EpìstasiSi parla di epìstasi (da nonconfondere con epistàssi) quando ungene è in grado di alterarel’espressione di un altro gene che nonè suo allele. Per cui, quando il gene diun locus maschera l’azione di un genepresente in un locus diverso, si parladi epìstasi (che in greco significastar sopra, sopraffare). Il gene cheha il potere inibente è detto gene

epistatico, mentre quello sopraffattoè detto gene ipostatico. Sia i geniepistatici che ipostatici esistonoabitualmente come coppie di alleli chemostrano tra loro gli abituali rapportidi dominanza.

L’epistasi nei gruppi sanguigni

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Bo”Fenotipo Bombay o “h”

Gli eritrociti di soggetti omozigoti per il gene h sono privi degliantigeni A, B, o H, quindi nei test di determinazione del gruppoAB0 gli eritrociti risultano di gruppo 0 ed il genotipo vienedenominato 0h.

Il fenotipo 0h viene generalmente chiamato Bombay in quantoosservato per la prima volta a Bombay (India), dove sembraessere più frequente che altrove. Durante la determinazione deigruppi AB0, gli eritrociti 0h appaiono di gruppo 0 in quanto ilsiero agglutina sia le emazie di gruppo A che quelle di gruppo B.L’agglutinazione delle emazie A e B è dovuta alla presenza nelsiero dei soggetti 0h di anticorpi anti H la cui formazione èdeterminata dall’assenza di sostanza H negli eritrociti di gruppo0h. Tali anticorpi agglutinano sia le emazie A che quelle B.

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Bo”Fenotipo Bombay o “h”

Il sospetto che il soggetto non appartenga algruppo 0 viene dall’osservazione che il suo sieroagglutina anche le emazie di gruppo 0. Tuttaviala conferma che il soggetto in esame appartieneal gruppo 0h si ha cimentando i suoi eritrociticon un reagente capace di reagirespecificatamente con la sostanza H. Questoreagente è rappresentato da un estratto salinodi Ulex europaeus (la leguminosa a lato). Leemazie in esame, mancando della sostanza H,non reagiscono con l’estratto.

La controprova si può avere nel caso in cui sidisponga di emazie di fenotipo Bombaydimostrando che queste emazie non vengonoagglutinate dal siero del soggetto.

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Bo”Un tipico esempio di epistasi

recessiva: l’albinismoL’albinismo è un’anomalia congenita ed ereditariacaratterizzata da mancanza di pigmento nellapelle, nei capelli, nei peli e negli occhi. È causatadall’assenza dell’enzima tirosinasi, indispensabileper la sintesi delle melanine. Il soggetto albinopresenta cute sottile e rosata, capelli e pelifinissimi di colore bianco o giallo dorato. Siaccompagna in genere a deficit visivi: miopia,astigmatismo, ipermetropia, daltonismo,malformazioni del cristallino, nistagmo; notevolesensibilità alla luce solare e predisposizione aneoplasie della cute. Chi ne è affetto deve usare precauzioni, comeocchiali da sole e creme protettive, nell’esporsi al sole.

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Bo”

L’epistasi può alterare irapporti F2 in vari modi

9 : 3 : 4 - È quanto accade incrociando topi neri e albini; tutta laprogenie F1 è aguti, e quando questi aguti vengono incrociati tra loro,la progenie è costituita approssimativamente da 9/16 aguti, 3/16 nerie 4/16 albini (epistasi recessiva).

12 : 3 : 1 - La polpa della zucca comunemente presenta 3 colori:bianco, giallo e verde. Negli incroci tra bianco e giallo e tra bianco everde, il bianco è sempre espresso; negli incroci tra giallo e verde siesprime il giallo; si deduce che il giallo è recessivo rispetto al bianco,ma dominante sul verde. La spiegazione più semplice è che un allele peril bianco sia epistatico su quelli per il giallo e per il verde. La progenieF2 di un’autofecondazione di individui doppi eterozigoti della F1 mostraun rapporto 12 frutti bianchi, 3 gialli e 1 verde (epistasi dominante).

La ridondanza o duplicazionegenica

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È il caso della forma del fruttonella pianta officinale Capsellabursa-pastoris� (Brassicaceae)

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Bo”Un esempio particolare di

epistasi: la complementazioneProblema: vogliamo sapere se due linee pure, che hanno lostesso fenotipo (fiore bianco, occhio rosa in Drosophila,ecc.) sono mutazioni a carico dello stesso gene oppure no.

Soluzione: si esegue un TEST DI COMPLEMENTAZIONE.

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Un rapporto in F2 di9:7 è tipico della

COMPLEMENTAZIONE

Come cambianoi rapporti in F2

se i due geniNON sono

alleli?

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Bo”Riassunto dei rapporti

mendeliani atipici più comuni

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Bo”Epistasi e dominanza

La sostanziale differenza tra dominanza edepistasi consiste nel fatto che la dominanza e larecessività sono l’esito di un “conflitto” tra unacoppia di alleli appartenenti a uno stesso locus,mentre l’epistasi riguarda sempre 2 o più coppiedi alleli che risiedono in loci diversi.

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Bo”Penetranza ed espressività

Un fiore rosa, nato da un incrocio rosso x bianco, è dovuto adominanza incompleta o a espressività variabile? Come si puòdistinguere tra i due casi?

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Bo”Altre difficoltà

Molti caratteri non segregano come fattori mendeliani semplici, orisentono in maniera notevole di ambiente, cultura e contesto storico.Ad esempio, che c’è di strano in questo albero genealogico?

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Bo”Pleiotropìa

Un gene è detto pleiotropico quando possiede effetti molteplici.Tale gene determina due o più caratteri che risultano strettamentetra loro correlati. La prima osservazione venne fatta da Mendel chenotò come il medesimo fattore ereditario influenzasse il colore deifiori e il colore del tegumento dei semi.Il gene per la fenilchetonuria (PKU) è responsabile dell’assenzadell’enzima che trasforma la fenilalanina in tirosina. Questodetermina la presenza di una quantità eccessiva di fenilalanina, unacarenza di tirosina, e un eccesso del prodotto di degradazionealternativo, l’acido fenilpiruvico, nei liquidi del corpo e nell’urina.Ulteriori conseguenze di queste molteplici anomalie biochimichepossono essere il danneggiamento del sistema nervoso centrale, che siesprime nel deterioramento delle funzioni mentali, e nella diminuzionedella produzione di melanina, a causa della carenza di tirosina,diminuzione che determina una colorazione chiara dei capelli.

La pleiotropia nellafibrosi cistica

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Bo”Allelìa multipla

All’interno del genoma di unindividuo diploide (a meno di eventieccezionali) sono presenti solo duealleli ad un certo locus genetico, unoper ciascun cromosoma omologo.Tuttavia nella popolazion e diindividui è possibile che sianopresenti tanti alleli diversi, che traloro possono avere rapporti variabilidi dominanza, espressività epenetranza.

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Bo”I gruppi sanguigni

antigene di superficie sul globulo rosso). Gli alleli sono IA, IB e IO

(detto anche i). IA e IB sono codominanti tra di loro, e sono entrambidominanti su IO. Ne discendono quattro possibili fenotipi,corrispondenti a sei possibili genotipi.

Un esempio di alleliamultipla riguarda ilsistema di gruppi sanguigniABO. In questo casoesistono tre alleli noti allocus I (il cui prodottofinale dà la presenza di un

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Bo”Caratterizzazione fenotipica

dei gruppi sanguigni

Solo i gruppi che nonagglutinano i globuli rossihanno la possibilità discambiarsi sangue (tra-sfusioni). AB è accettoreuniversale, O è donatoreuniversale.

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Bo”Le famiglie geniche

Le famiglie geniche sono invece un caso di geni correlati,simili tra di loro per struttura (organizzazione molecolare)e funzione, e quasi sempre localizzati nella stessa porzionecromosomica. Tuttavia questi geni non sono alleli tra di

loro. In alcuni casi sono solo una ridondanza di funzione(es.: geni per l’rRNA), in altri casi i singoli membri possonoevolversi e divergere verso funzioni correlate ma nonsovrapponibili.

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Bo”Nomenclatura

A livello genico, si parla diomologia in caso di genicorrelati evolutivamente. Inparticolare, due geni sonoortologhi se hanno sequenzeomologhe in specie differenti(per esempio l’emoglobina neimammiferi e negli uccelli).Sono invece paraloghi i geniomologhi presenti nella stessaspecie e che sono insorti perduplicazione genica.

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Bo”L’emoglobina (Hb)

L’Hb è la proteina responsabiledel trasposto dell’ossigeno aitessuti attraverso il sangue.Nei globuli rossi dei mammiferiessa è formata da due coppiedi polipeptidi tra loro correlati(a e b), uniti a formare unastruttura proteica quaternaria.

Le Hb a e b hanno struttura simile

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Le Hb a e b fanno parte diuna famiglia genica…

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Bo”…e ogni membro della

famiglia ha una sua funzione.

Un caso particolare: la Hb-S

Un singolo cambiamento aminoacidico può provocare gravi danni.

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Esistono molti mutanti in Hb

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