Perché alcune patologie

sono a trasmissione

dominante mentre altre

sono a trasmissione

recessiva?

Variazioni del DNA possono

interessare una (o poche) bp

oppure coinvolgere tratti più

o meno estesi del genoma

(variazioni su piccola o su

larga scala)

Le malattie mendeliane sono in

genere dovute a variazioni su

piccola scala

Variazioni di una o poche basi che si verificano in sequenze codificanti

SNS-Samesense (SS) o sinonime (S)

SNS-MisSense (MS) o non sinonime (NS)

SNS-non senso Inserzioni o delezioni di poche bp

(indel) Inversioni di poche bp (inv)

Principali meccanismi attraverso i quali una mutazione provoca una patologia

Perdita di funzione

Acquisizione di funzione Produzione di un peptide che, oltre a non svolgere la

normale funzione, interferisce con il funzionamento del peptide normale (prodotto dall’allele non mutato) (dominante negativo)

Produzione di un peptide con nuove caratteristiche e proprietà

Espressione del gene in un momento o in uno spazio errato (molto spesso porta a perdita di funzione)

I fenotipi patologici dovuti ad acquisizione di funzione

generalmente sono dominanti

la presenza del prodotto dell’allele normale non impedisce al prodotto dell’allele mutato di comportarsi in maniera anomala

Le malattie dovute ad ‘acquisizione di funzione’ sono in genere abbastanza omogenee dal punto di vista molecolare (‘tutti’ i malati presentano la stessa mutazione, es. nanismo acondroplasico, eccezione O.I.)

1.aumento del livello di espressione del gene che produce una proteina normale

mutazione quantitativa mutazione in regioni regolative o eventi di duplicazione genica

2.aumento della capacità di ciascuna molecola di svolgere la normale funzione mutazione qualitativa

3.acquisizione di una nuova funzione o proprietà mutazione qualitativa

Le malattie dovute a perdita di funzione

generalmente sono recessive

infatti la maggior parte dei prodotti genici non è sensibile a variazioni quantitative (es. enzimi)

i soggetti malati molto spesso sono

ETEROZIGOTI COMPOSTI

(hanno due alleli non funzionanti ma diversi da un punto di vista molecolare)

Questo è dovuto al fatto che esistono molti modi diversi attraverso i quali un

gene non è più in grado di svolgere la sua funzione

Per le malattie dominanti dovute a ‘perdita di funzione’

si parla di APLOINSUFFICIENZA

molto spesso interessano geni che codificano proteine che hanno una

funzione strutturale (es. collagene) o proteine che devono interagire con

altre proteine (sono importanti i rapporti stechiometrici)

I soggetti malati possono essere estremamente eterogenei per il tipo di mutazione di cui sono portatori

Malattie dominanti dovute a APLOINSUFFICIENZA (perdita

di funzione) spesso presentano forme più gravi dovute a

mutazioni del tipo SNS-MS

Un esempio classico è quello delle COLLAGENOPATIE

disordini a carico del collagene che è il principale componente di ossa, tendini,

cartilagini, pelle, vasi sanguigni ecc.

Esistono più di 20 tipi diversi di collagene codificati da più

di 35 geni

Tutti i collageni hanno la stessa struttura di base:

molecole formate da 3 catene polipeptidiche uguali o diverse (omotrimeri o

eterotrimeri)

La struttura delle singole catene è Gly-X-Y, dove X o Y spesso sono prolina, l’assemblaggio del trimero comincia dall’estremità C-terminale

Mutazioni ‘loss of function’ provocano forme meno gravi delle mutazioni ‘gain of function’

Eterozigoti COL+/COL-(loss of function) la quantità di trimero normale è pari al 50% ca. rispetto a quella prodotta da un omozigote wild type (aploinsufficienza)

Eterozigoti COL+/COL-(gain of function) la quantità di trimero normale è pari ad 1/8 (dominanza negativa)

Per la nomenclatura delle mutazioni si fa

riferimento alla sequenza del DNA codificante

(c.), o a quella del DNA genomico

(comprensivo quindi degli introni, g.) o a

quella della sequenza amminoacidica del

prodotto del gene (p.)

Per le sequenze di DNA il nt. no.1 è la A del codone ATG (codone di inizio), quello immediatamente a valle è il -1 (non esiste il nt. 0).Per le sequenze polipeptidiche l’aa. no. 1 è la Metionina di inizio

Singole sostituzioni nucleotidiche o SNS (Single Nucleotide Substitution): due lettere separate da un numero

prima lettera nt. presente nella sequenza di riferimentoil numero posizione seconda lettera nt. presente nell’allele variante

nomenclatura analoga anche quando la sequenza di riferimento è quella aa (aa. sostituito, posizione, aa. sostituente, spesso si fa uso del codice degli aminoacidi a una lettera);

Inserzioni o delezioni: ins o del preceduto da un numero (posizione) e seguito dalla sequenza inserita o deleta (analogamente se l’evento di inserzione/delezione causa un’inserzione/delezione a livello amminoacidico).

Per le mutazioni introniche si fa riferimento al nucleotide esonico più vicino, seguito dal segno + o dal segno – e un numero. Il segno indica se la mutazione (SNS o delezione o inserzione) è avvenuta a valle o a monte del nucleotide esonico di riferimento e il numero specifica di quanti nucleotidi ci si deve spostare nella direzione indicata

Mutazioni del gene responsabile della Fibrosi Cistica (nome ufficiale:

CFTR, Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator):

p.F508del delezione della Fenilalanina in posizione 508;

p.M470V la Metionina 470 è stata sostituita da Valina; (cDNA:

A1540G o 1540 AG)

p.G542X il codone 545 che codifica per la Glicina è diventato un

codone di stop;

c.1001+11 C/T 1001 è l’ultimo nt. di un esone, la mutazione è la sostituzione C/T dell’11° nt. dell’introne immediatamente a valle;

p.G85E la Glicina 85 è stata sostituita dall’acido Glutammico;

c.1717-1 G/A 1717 è il 1° nt. di un esone, la mutazione è a carico dell’ultimo nucleotide dell’introne immediatamente a monte;

c.2183 AA G le due A in posizione 2183 e 2184 sono diventate una G (si sono quindi verificate una delezione e una SNS);

c.1874insT inserzione di una T tra i nt. 1874 e 1875;

c.4382delA delezione della A in posizione 4382.