Diapositiva 1

1
MUTAZIONE
Cambiamento della struttura del genoma che causa
una variazione del genotipo attraverso le
generazioni
Base molecolare della variabilità
2
Comparsa improvvisa di un caso di acondroplasia
da genitori sani
Condizione autosomica dominante
Gene coinvolto "recettore del fattore di crescita
dei fibroblasti di tipo 3", (FGFR3). Questo
recettore, in condizioni normali esplica un
controllo di tipo negativo sulle cellule della
cartilagine di accrescimento.
Mutazioni di FGFR3 lo rendono costitutivamente
attivato (mutazioni con guadagno di funzione)
FGFR3 mutato è in grado di segnalare
continuamente alla cellula un segnale negativo,
col risultato di inibire lallungamento
dellosso.
3
FGFR3
4
Mutazione in un gene
Gene normale
Prodotto genico normale
Espressione fenotipica normale
Trascrizione e traduzione
Evento mutazionale
Prodotto genico parzialmente funzionante/non
funzionante/assente
Espressione fenotipica alterata
Gene mutato
N.B. NON TUTTE LE MUTAZIONI CAUSANO
UNALTERAZIONE DELLE PROTEINE E NON TUTTE LE
MUTAZIONI AVVENGONO NELLA REGIONE CODIFICANTE DEL
GENE
5
mutazioni ..EFFETTO
MINIMO O NULLO (non alterazioni della proteina)
POLIMORFISMI se la frequenza è superiore
all1 LETALE ? proteina anomala ? FENOTIPO
ANOMALO
6
Classificazione in base .. .. alla tipologia
e allestensione
Mutazioni cromosomiche sono alterazioni di
numero o di struttura dei cromosomi Mutazioni
geniche interessano i geni
TIPO MECCANISMO FREQUENZA
ESEMPIO Genomiche Errori di
segregazione 10-2/div. cell.
Aneuploidia N cromosomi Cromosomiche
Errori di ricombinazione 6X10-4/div. cell.
Duplicazioni Struttura cromosomi

Delezioni Geniche
Errori della duplicazione 10-10/bp/div.
cell. Mut. puntiformi Poche basi
10-5-6/ locus/gen.
7
Mutazioni spontanee Duplicazione. 3 miliardi
di coppie di basi devono essere replicate ad
ogni divisione cellulare, in un periodo di 2-3
ore. Velocità di circa 100.000 bp/sec. Avvengono
casualmente degli errori
Ricombinazione. Processo fondamentale per
generare diversità biologica, a causa della
struttura di particolari regioni genomiche, è
unaltra fonte di possibili errori.
Segregazione. Processo finale della mitosi e
della meiosi. Avvengono casualmente degli errori
che portano ad una errata ripartizione dei
cromosomi nelle cellule figlie.
8
COSA CAUSA LE MUTAZIONI?
Classificazione in base .. allorigine
Mutazioni spontanee insorgono in assenza di
agenti mutageni esterni e sono prodotte da
fenomeni di ricombinazione (crossing-over) o
replicazione del DNA Mutazioni indotte dovute
allazione sul DNA di agenti chimici, fisici o
biologici
9
La differenza principale tra mutazioni spontanee
ed indotte è la frequenza di mutazione Numero
di eventi mutazionali mutazionali (cellule o
individui) Totale della popolazione Le
mutazioni indotte hanno una frequenza di
mutazione superiore a quella che si osserva per
le mutazioni spontanee
10
(No Transcript)
11
MUTAZIONI PUNTIFORMI

• Molti fattori fisici e chimici, endogeni ed
  esogeni, tendono se permanenti ad alterare il DNA
  genomico.
• Spesso le lesioni prodotte da
• rottura di una catena
• creazione di legami covalenti tra basi contigue
  o
• complementari
• escissione di una o più basi
• errore di replicazione
• sono riconosciute e riparate dai sistemi
  enzimatici deputati a riparare il DNA. Se ciò non
  avviene lalterazione che si verifica su una
  catena può essere fissata al momento della
  replicazione si tratta allora di una mutazione
  puntiforme che si tramanderà nelle generazioni
  cellulari successive.

12
Mutazioni indotte fattori esogeni (mutageni
chimici, ionizzanti e irradiazione UV, calore)
Calore
Radiazioni UV
Il calore provoca idrolisi dei legami
b-N-glicosidici, creando un sito senza base. Lo
zucchero-fosfato rimanenti vengono facilmente
persi lasciando così un buco.
Il risultato è generalmente una delezione.
13
Le mutazioni non sono distribuite casualmente ed
uniformemente nel genoma. Lincidenza delle
mutazioni nei diversi loci dipende da diversi
fattori - dimensione del locus considerato -
capacità codificante o meno - caratteristiche di
sequenza.
ZONE CALDE DI VARIABILITA (HOT SPOTS MUTAZIONALI)
14
Grandezza dei geni
15
Frequenza di mutazione di alcuni geni
Gene
Nuove mutazioni per 106 gameti Emofilia B
2 3 Aniridia 2 5 Retinoblastoma
5 12 Acondroplasia 6 40 Emofilia
A 32 57 Distrofia muscolare di
Duchenne 43 105 Neurofibromatosi 44
100 Polycystic kidney disease 60 120 La
frequenza di mutazione (mutazione / gene /
divisione cellulare) può variare da 10-4 a 10-7
a seconda della grandezza del gene e del fatto
che vi siano hot spots mutazionali (la
frequenza in molti loci è compresatra 10-5 e
10-6).
16
(No Transcript)
17
(No Transcript)
18
(No Transcript)
19
MUTAZIONI PUNTIFORMI

• Cause più frequenti di malattie genetiche (circa
  il 70).
• Possono essere causate da
• alterazioni biochimiche e soprattutto da
  deaminazione di citosine metilate localizzate in
  siti particolari che contengono doppiette CG
  (punti caldi di mutazione HOT SPOTS)
• errori di replicazione o di riparazione del DNA
  (delezione o addizione di un numero molto piccolo
  di basi). Incidenti di replicazione si producono
  soprattutto a livello di sequenze corte ripetute.

20
TRASFORMAZIONE DELLA CITOSINA IN TIMINA
NH2
O
N
NH
metilazione
deaminazione
N
N
TIMINA
CITOSINA
5-METILCITOSINA
21
BASI MOLECOLARI DELLE MUTAZIONI SPONTANEE
APPAIAMENTO ERRATO
Errori che intervengono nei meccanismi di
replicazione e di riparazione del DNA
22
BASI MOLECOLARI DELLE MUTAZIONI SPONTANEE
Il fenomeno dello slittamento della forca
replicativa è spesso la causa di brevi
inserzioni/delezioni
Replicazione normale
Corte sequenze ripetute in tandem
Slittamento indietro
In questo caso si possono verificare
inserzioni/delezioni per appaiamento errato
causato da scivolamento di un filamento
Slittamento avanti
23
Classificazione in base .. alla sede
Mutazioni germinali Si verificano nei gameti e
possono essere trasmesse alla prole.Danno origine
ad un individuo mutato sia nelle cellule
somatiche sia nei gameti Mutazioni
somatiche Sono presenti esclusivamente nelle
cellule dellorganismo (cellule somatiche) e non
nei gameti, pertanto non possono essere trasmesse
alla discendenza. Le caratteristiche mutate si
manifestano solo nellindividuo in cui e
avvenuta la mutazione e non vengono trasmesse
alle generazioni successive.
24
(No Transcript)
25
TIPO DI MUTAZIONE (può interessare uno o pochi
nucleotidi oppure centinaia di milioni di
nucleotidi) Delezioni Inserzioni Duplicazion
i Inversioni Sostituzioni Transizioni
purina lt--gt purina
pirimidina lt--gt pirimidina Trasversi
oni purinalt--gtpirimidina
26
TRANSIZIONI Una purina (A o G) e sostituita con
unaltra purina (G o A) o una pirimidina (C o T)
con laltra pirimidina (T o C)
ATTTCGCCGAATTGC
TRANSIZIONE
ATTTCGCCGGATTGC
TAAAGCGGCTTAACG
TAAAGCGGCCTAACG
27
TRANSVERSIONI Una purina (A o G) e sostituita
con una pirimidina (C o T) e viceversa
ATTTCGCCGAATTGC
TRANSVERSIONE
ATTTCGCCGCATTGC
TAAAGCGGCTTAACG
TAAAGCGGCGTAACG
28
MUTAZIONI .. EFFETTO
Silente nessun cambiamento nellaminoacido
codificato Missenso conservativa residuo
aa stessa classe non-conservativa residuo
aa classe diversa Nonsense terminazione
prematura della proteina Frameshift
cambiamenti nel frame di lettura
della sequenza
29
Molte mutazioni non hanno conseguenze a livello
di proteina
30
Molte mutazioni non hanno conseguenze a livello
di proteina
31
AMINOACIDI
Amminoacidi neutri con catene non
polari Amminoacidi neutri con catene
polari Amminoacidi acidi con catene
polari Amminoacidi basici con catene polari
32
Amminoacido neutro con catene polari
Amminoacido neutro con catene polari
Amminoacido neutro con catene non polari
33
(No Transcript)
34
CODICE GENETICO
35
MUTAZIONI SILENTI
36
MUTAZIONI NELLE REGIONI CODIFICANTI MUTAZIONI
NONSENSO

• Risultano da una sostituzione nucleotidica che
  comporta la formazione di un codone di stop (UAA,
  UAG o UGA).
• EFFETTI .. determinano linterruzione della
  traduzione, e la proteina finale, che è
  troncata, non è generalmente espressa.

37
MUTAZIONI NELLE REGIONICODIFICANTI MUTAZIONI
MISSENSO modificano il significato di un codone.

• Risulta un cambiamento di un aminoacido nella
  proteina corrispondente.
• Limpatto finale è variabile a seconda della
  natura del cambiamento e della sua localizzazione
  sulla catena polipeptidica.
• La mutazione può avere effetto sulla funzione e/o
  sulla stabilità della proteina al contrario può
  non avere alcuna influenza.

38
D167H (ASPARTATO 167 ISTIDINA)
ASPARTATO
ISTIDINA
aa neutro con catene polari
aa neutro con catene non polari
39
MUTAZIONI NELLE REGIONI CODIFICANTI MUTAZIONI
MISSENSOmodificano il significato di un codone.

• Se la mutazione si verifica a carico di uno dei 3
  codoni di stop (UAA, UAG, UGA) può determinare un
  proseguimento della traduzione fino al codone di
  stop successivo.
• Ne risulta un allungamento della catena
  polipeptidica.

40
MUTAZIONI CHE CAMBIANO LA FASE DI LETTURA
MUTAZIONI FRAMESHIFT

• Qualunque inserzione o delezione (in un esone) di
  un numero di basi che non sia multiplo di 3
  comporta la modifica della fase di lettura.
• Determina la comparsa di un codone di stop
  prematuro.

41
FRAMESHIFT
Delezione di un aa
Cambiamento della fase di lettura del codice
42
MUTAZIONI CHE ALTERANO LO SPLICING
sito donatore di splicing
sito accettore di splicing

• La mutazione colpisce una sequenza consenso dello
  splicing .. il processo di eliminazione degli
  introni non può avvenire correttamente

43
sito donatore di splicing
sito accettore di splicing
Mutazioni nei siti canonici GTe AG localizzati
allinizio e alla fine dellintrone. Mutazioni
nelle sequenze consenso importanti per il
riconoscimentodei limiti dellintrone da parte
dei fattori di splicing Sostituzione di una base
in una sequenza intronica o esonica che presenti
un certo grado di omologia con sequenze consenso
dello splicing (SITI CRIPTICI DI SPLICING)
44
MUTAZIONI CHE MODIFICANO SEGNALI IMPORTANTI PER I
SITI DI SPLICING OMISSIONE DI UN ESONE
45
MUTAZIONI CHE MODIFICANO SEGNALI IMPORTANTI PER I
SITI DI SPLICING RITENZIONE DI UN INTRONE
SD
SD
SA
SA
GT
GT
AG
CG
46
MUTAZIONI CHE MODIFICANO SEGNALI IMPORTANTI PER I
SITI DI SPLICING ATTIVAZIONE DI UN SITO CRIPTICO
DI SPLICING Attivazione di un sito criptico
accettore di splicing nellintrone 1
ccgg
SD
SD
SA
SA
SA
GT
GT
AG
AG
ccag
47
MUTAZIONI CHE MODIFICANO SEGNALI IMPORTANTI PER I
SITI DI SPLICING ATTIVAZIONE DI UN SITO CRIPTICO
DI SPLICING Attivazione di un sito criptico
donatore di splicing nellesone 2
ccgg
SD
SD
SD
SA
SA
GT
GT
AG
AG
ccgt
48
(No Transcript)
49
NF2 EXON 4 46561 agaaaattat taacaggctg
ctctggcagc cctcattaga acgccgtgag gccatctgtt 46621
gtgatcagcc tacacacctc acttcccctc acagagtatc
atgtctccct tgttgctcct 46681 ttcagGTAAA GAAGCAGATT
TTAGATGAAA AGATCTACTG CCCTCCTGAG GCTTCTGTGC 46741
TCCTGGCTTC TTACGCCGTC CAGGCCAAGg taggctcaaa
gaagaaaaat gtatttttcc 46801 tgggcgttaa tttgggtcat
gggatcactc ctatcttctc tttctttggg ttttctgtac 46861
ttcagagaga cttgccccag aaagtgagat gttatgggac
ttgtggactt gaagaaccac
50
NF2 EXON 4 46561 agaaaattat taacaggctg
ctctggcagc cctcattaga acgccgtgag gccatctgtt 46621
gtgatcagcc tacacacctc acttcccctc acagagtatc
atgtctccct tgttgctcct 46681 ttcagGTAAA GAAGCAGATT
TTAGATGAAA AGATCTACTG CCCTCCTGAG GCTTCTGTGC 46741
TCCTGGCTTC TTACGCCGTC CAGGCCAAGg taggctcaaa
gaagaaaaat gtatttttcc 46801 tgggcgttaa tttgggtcat
gggatcactc ctatcttctc tttctttggg ttttctgtac 46861
ttcagagaga cttgccccag aaagtgagat gttatgggac
ttgtggactt gaagaaccac
51
SEQUENZA MUTATA
SEQUENZA NORMALE
DONOR SITES POSITION EXON INTRON
SCORE 45 GCC GTGAGG
76. 125 CAG GTAAAG
83 . 323 AAA GTGAGA
83. ACCEPTOR SITES POSITION INTRON
EXON SCORE 95 CCCTCACAG
AGTA 90. 126 TCCTTTCAG
GTAA 92. 204 GCCGTCCAG
GCCA 84. 306 GTACTTCAG
AGAG 85.
DONOR SITES POSITION EXON INTRON
SCORE 45 GCC GTGAGG
76. 125 CAG GTAAAG 83.
209 AAG GTAGGC 84.
323 AAA GTGAGA 83. ACCEPTOR
SITES POSITION INTRON EXON
SCORE 95 CCCTCACAG AGTA
90. 126 TCCTTTCAG GTAA
92. 204 GCCGTCCAG GCCA
84. 306 GTACTTCAG AGAG
85.
RITENZIONE DELLINTRONE 4
52
MUTAZIONI CHE ALTERANO LO SPLICING

• Se gli esoni rimaneggiati non sono in fase
• lomissione dellesone altera la fase di lettura
  e portare ad una interruzione prematura della
  trascrizione.
• Se gli esoni sono in fase
• non viene interrotta la traduzione e si forma una
  proteina troncata, la cui funzione residua
  dipende dallimportanza del dominio mancante.

ESONE 3
ESONE 4
ATG GAA Met Glu
CGA CGT Ala Gly
IN FRAME
ATG GA Met Glu
A CGA CGT Ala Gly
NON IN FRAME
53
(No Transcript)
54

• CLASSE DELLA MUTAZIONE E MODALITA IN CUI VIENE
  ALTERATA LESPRESSIONE DEL GENE MUTANTE
• Le mutazioni, se cambiano il fenotipo, vengono
  classificate in due categorie
• mutazioni con perdita di funzione loss of
  function sono per lo più recessive.

• mutazioni con acquisizione di funzione, gain of
  function sono molto meno comuni. La mutazione
  deve essere tale da conferire unattività
  anormale alla proteina. Molte sono in sequenze
  regolatrici.

55
NOMENCLATURA
56
(No Transcript)
57
(No Transcript)
58
NOMENCLATURA DELLE MUTAZIONI

• SOSTITUZIONI NUCLEOTIDICHE
• La A del codone ATG di inizio è 1 la base
  immediatamente precedente è -1
• Fornire il numero del nucleotide seguito dalla
  sostituzione
• 1162GgtA
• 1997CgtT
• Sostituzioni introniche specificare il numero
  dellintrone IVS41GgtT IVS4-2AgtC

I1 I2 I3 I4 I5 I6
Ex1 Ex2 Ex3 Ex4 Ex5
Ex6
IVS41GgtT
IVS4-2AgtC
59
NOMENCLATURA DELLE MUTAZIONI

• DELEZIONI NUCLEOTIDICHE
• Designate con del dopo il numero del
  nucleotide
• 1997delT
• 1997-1999delTTC

• INSERZIONI NUCLEOTIDICHE
• Designate con ins dopo il numero
  dellintervallo dei nucleotidi interessati
• 1997-1998insT

60
NOMENCLATURA DELLE MUTAZIONI

• BASATA SULLALTERAZIONE AMINOACIDICA
• Codone 1 metionina di inizio
• Preferibile il codice a singola lettera
• Lamino acido wild-type viene indicato prima e
  quello mutato dopo il numero del codone Y97S
  (tirosina 97 sostituita da serina)
• X designa i codoni di stop R97X (arginina 97
  sostituita da stop)
• Del viene usato per indicare le delezioni di un
  amino acido T97del (deleto il codone 97 che
  codifica per treonina)
• Ins viene usato per indicare le inserzioni di un
  amino acido T97-98ins indica che un codone per
  treonina è inserito nellintervallo tra i codoni
  97 e 98 della sequenza di riferimento

61
Disordini Genomici Questo gruppo di
patologie si differenzia dai disordini
mendeliani, in cui il fenotipo è determinato
da mutazioni puntiformi
62
RIARRANGIAMENTI STRUTTURALI

• Caratteristiche strutturali del genoma umano
  predispongono
• al verificarsi di riarrangiamenti cromosomici
• Sequenze ripetute (dupliconi) rappresentate da
• segmenti senza geni
• frammenti di geni
• pseudogeni
• copie di geni
• famiglie di geni
• cluster di geni ripetuti

Possono dare origine ad appaiamenti tra sequenze
omologhe e successivamente a crossing-over
impropri
sequenze di DNA, con struttura analoga a geni
espressi, che hanno acquisito una o più mutazioni
durante levoluzione divenendo incapaci di
produrre una proteina
63
Studies on the molecular breakpoints of the
recurrent chromosome rearrangements allowed to
understand the causes of structural rearrangements
64
Chromosome anomalies
Syndrome/disorder Estimated
frequency INTERSTITIAL DELETION del(7)(q11.23q
11.23) Williams
1 in20,000-50,000 del(8)(q24.1q2424.1)
Langer-Giedion ?
del(11)(p13p13) WAGR
1 in 60,000-100,000 del(15)(q
12q12) Prader-Willi or
Angelman 1 in 15- 20,000 del(17)(p11.2
p11.2) Smith-Magenis 1
in 25,000 del(17)(p12p12)
HNPP ?
del(20)(p11.23p11.23) Alagille
1 in
70,000 del(22)(q11.2q11.2)
DiGeoge/velocardiofacial 1 in
4,000 TERMINAL DELETION del(1)(p36.3)
Monosomy 1p 1 in 10,000
del(4)(p16) Wolf-Hirschhorn
1 in 50,000 del(5)(p15)
Cri-du-chat 1 in 50,000
del(16)(p13.3) Rubinstein-Taybi
1 in 125,000 del(17)(p13.3)
Miller-Dieker
? INTERSTITIAL DUPLICATION dup(17)(p12p13)
Russel-Silver
? dup(15)(q12q12) Variable
features with autism ?
dup(17)(p11.2p11.2) Mild
developmental delay ? dup(17)(p12p12)
Charcot-Marie-Tooth disease type 1A 1 in
2,500 dup(X)(q22q22) Pelizaeus-
Merzbacher disease ?
Frequency of recurrent chromosome rearrangements
Modified from L. Shaffer and J. Lupski, 2000
65
BASI MOLECOLARI DELLE MUTAZIONI
SPONTANEE Inserzione/delezione di grandi regioni
Inserzioni/delezioni estese sono causate da
ricombinazione omologa ineguale (sequenze
omologhe non alleliche) o ricombinazione non
omologa (sequenze non omologhe o solo
parzialmente omologhe, intersperse nel genoma.
66
TALASSEMIA ALFA

• - 2 catene alfa e 2 catene beta vanno a
  costituire lemoglobina normale
• nella talassemia cè un difetto in una delle
  due catene
• nella talassemia alfa il difetto è nella
  sintesi delle catene alfa.

67
TALASSEMIA ALFA
GENI RIPETUTI IN TANDEM

• E causata per lo più da delezioni del gene
  a-globina
• il cluster dei geni a è localizzato in 16p13.3 e

68
TALASSEMIA ALFA

• I geni a1 e a2 sono quasi identici a livello di
  sequenza e codificano per proteine identiche
• un evento di ricombinazione ineguale induce uno
  scambio tra cromosomi omologhi con la formazione
  di un cromosoma con geni a-globinici in più e
  laltro con riduzione del numero o assenza dei
  geni a
• un numero aumentato di geni del cluster
  a-globinico non sembra legato a conseguenze
  cliniche

LA PERDITA DI UNA COPIA DEL GENE PORTA AD
APLOINSUFFICIENZA
69
Talassemie (diminuzione della sintesi delle
catene a o b)
normale
La perdita di geni a-globinici porta a forme di
a-talassemia di differente severità
a2-talassemia (portatore silente)
a1-talassemia (anemia non significativa)
Hb H disease (anemia da lieve a severa)
Idrope fetale (morte fetale o in epoca neonatale)
70
MUTAZIONI DINAMICHE
71
Mutazioni dinamiche e patologia

• Malattia localizzazione ripetizione
• della sequenza
• espansioni modeste in regioni codificanti seq.
  normali ca 4-40 ripetizioni,
• geni mutati ca 20-100 ripetizioni
• Huntingtons disease codificante
  (CAG)n
• Spinocerebellar ataxia type 1 codificante
  (CAG)n
• (SCA1)
• Machado-Josephs disease codificante
  (CAG)n
• Kennedys disease (SBMA) codificante
  (CAG)n
• Dentatorubral-pallidoluysian codificante
  (CAG)n
• espansioni molto estese in regioni non
  codificanti seq. normali 2-55 ripetizioni,
• geni mutati ca 50-4000 ripetizioni

72

• Nel 1991 sono state scoperte le espansioni
  instabili di ripetizioni trinucleotidiche che
  hanno messo in luce un nuovo meccanismo
  patogenetico.
• Queste triplette possono inserirsi al 3 , al 5,
  nelle regioni codificanti e non codificanti di un
  gene e sono responsabili di diversi tipi di
  patologie
• Si definiscono ripetizioni instabili perchè il
  numero delle ripetizioni tende a crescere
  (espandersi) con laumentare delle generazionia
  causa di crossing-over ineguali alla meiosi

73
MALATTIE DA ESPANSIONE DI TRIPLETTE - GENETICA
Sequenze ripetute di trinucleotidi sono presenti
in tutto il genoma e sono generalmente trasmesse
stabilmente. Si trovano in regioni codificanti o
non codificanti di un gene e il loro numero varia
da individuo a individuo
In alcuni geni se il numero delle triplette
supera determinati valori rende la sequenza
altamente instabile determinando un aumento
delle ripetizioni nelle generazioni successive.
Lespansione oltre una determinata soglia può
influire sullespressione genica e sulla
stabilità dellmRNA determinando linsorgenza di
sintomi clinici.
74
MUTAZIONI DINAMICHEin regioni non codificanti
75
MUTAZIONI DINAMICHEin regioni codificanti,
associate ad espansione di poliglutamine
76
Malattie associate ad espansioni ripetute di
trinucleotidi
Normale 6-55 Mutazione gt200
Normale 5-35 Mutazione 50-2000
Normale 7-21 Mutazione 200-1700
Normale 11-35 Mutazione 36-121
Normale 19-36 Mutazione 43-81
Le espansioni ripetute di trinucleotidi
interferiscono con lespressione del gene o della
proteina codificata
77
MALATTIE DA ESPANSIONE DI TRIPLETTE
Levento primario alla base di queste malattie è
lespansione del numero di triplette . Questo può
causare

• Inattivazione del gene con soppressione della
  trascrizione e conseguente mancata produzione
  della proteina (gene FMRi nella sindrome dellX
  fragile)

• Diminuzione del livello di trascrizione
  (distrofia miotonica)

• Produzione di una proteina alterata con perdita
  di funzione (HD, SCA)

78
ANTICIPAZIONE
Comparsa più PRECOCE o MAGGIORE GRAVITÀ DEI
SINTOMI CLINICI con il passare delle
generazioni La gravità di queste patologie
correla direttamente con la grandezza
dellespansione (HD,DM)
79

• Distrofia Miotonica
• patologia autosomica dominante
• caratterizzata da miotonia e progressiva
  degenerazione muscolare
• la forma più comune di distrofia muscolare con
  esordio nelladulto
• manifestazioni scheletriche, cardiovascolari, e
  oculari (cataratta)
• associazione con cambiamenti cognitivi, incluso
  il ritardo mentale
• la patologia mostra il fenomeno
  dellanticipazione
• esordio tardivo con sintomi lievi nella prima
  generazione
• quindi esordio neo-natale, associato a ritardo
  mentale, alla 3-4
• generazione
• causata da mutazioni nel gene DM-1 (miotonina
  protein kinasi),
• espresso nel cervello, cuore, e muscolo
• il gene normale ha al 3-UTR una ripetizione CTG
  polimorfica nella
• popolazione (5-30 ripetizioni)
• i pazienti hanno un numero espanso di
  ripetizioni, fino a molte centinaia,
• che causano una diminuzione dei livelli di mRNA

80

• Anticipazione
• la severità della patologia aumenta di
  generazione in generazione
• i sintomi passano da lievi nella prima
  generazione a severi nelle
• generazioni più avanzate
• è dovuta allespansione, a step successivi,
  delle ripetizioni trinucleotidiche
• nella popolazione normale, la lunghezza della
  ripetizione è polimorfica,
• ma stabile
• il primo step è la formazione di una
  premutazione con normale fenotipo
• ma instabile
• la premutazione quindi si espande nella
  successiva generazione a una lunghezza molto
  maggiore e una ulteriore instabilità

81
Structure and inheritance of CTG repeats
in myotonic dystrophy
affected gt75
premutation 45-75
normal 5-30
myotonic protein kinase gene
(CTG)n
82

• Fragile X syndrome (FRAXA)
• X-linked
• Frequenza 1 maschio ogni 1.250 è la seconda
  causa di ritardo mentale
• La patologia mostra il fenomeno
  dellanticipazione
• Aumenta la penetranza nelle generazioni
  successive
• Causata da mutazioni nel gene FMR-1, espresso ad
  alti livelli nel cervello
• e nei testicoli, e ampiamente nellembrione
• Il gene normale ha al 5-UTR la sequenza CGG
  ripetuta e polimorfica
• Nella popolazione (6-55 ripetizioni)
• I pazienti hanno un numero di ripetizioni che
  raggiunge le migliaia
• Ne risulta il silenziamento trascrizionale

83
Structure and inheritance of CGG repeats
in fragile X syndrome
affected gt200
premutation 55-200
normal 6-55
FMR-1 gene
(CGG)n
84

• Huntingtons disease
• Patologia autosomica dominante
• Esordio sia giovanile che adulto
• Associato a movimenti involontari (chorea)
• Malattia neurodegenerativa ereditaria causata da
  disturbi del movimento, modificazioni della
  personalità e demenza con progressiva disabilità.
  La morte sopravviene in genere entro i 15-20 anni
  dallinsorgenza.
• Causata da mutazioni nel gene IT15 (la cui
  funzione non è nota)
• Il gene normale ha una ripetizione CAG
  polimorfica nella popolazione (11-35 ripetizioni)
• I pazienti hanno un numero espanso di ripetizioni
  (gt35)
• La ripetizione CAG è tradotta in tratti di
  poliglutamina nella proteina
• La patologia mostra il fenomeno
  dellanticipazione, ma la severità non
• sempre correla strettamente con il grado di
  espansione

85
COREA DI HUNTINGTON
MALATTIA AUTOSOMICA DOMINANTE PENETRANZA
COMPLETA
86
CAG repeats in Huntingtons disease
affected range gt39 repeats
may or may not have disease 36-39 repeats
normal but can expand 27-35 repeats
normal range 11-27 repeats
(CAG)n (Gln)n
87
TRATTO POLIGLUTAMINICO

• lt29 triplette fenotipo normale
• 29-34 fenotipo normale, allele instabile
• 35-39 zona dombra marcata instabilità
• gt 40 patologico, altamente instabile

88
(No Transcript)