Genetica

Programma di Genetica Medica

Basi cromosomiche dell’eredità - Struttura e funzione di geni e cromosomi - Mutazioni e malattie - I patterns di ereditarietà mendeliana e le principali malattie - L’ereditarietà multifattoriale e le malattie ‘sociali’ - Citogenetica clinica: il cariotipo e le principali malattie cromosomiche - Genetica e cancro - Gli strumenti diagnostici in genetica medica - Le strategie terapeutiche per le malattie genetiche - Principi della consulenza genetica

La genetica è la scienza dell’ereditarietà.Tutti i fenomeni genetici sono stati studiati in un ristretto numero di specie: gli organismi modello. Sono stati scelti in base a:Caratteristiche biologiche fondamentali,Dimensione degli individui,Brevità del ciclo riproduttivo,Facilità di allevamento e incrocio.Es di organismi modello:piante,drosofile(moscerini),topi.La genetica si interessa della continuità e della variabilità tra specie e all’interno della specie.Sono state molto importati le ricerche di Darwin che ideò la teoria dell’evoluzione,Mendel che identificò i fattori ereditari(geni) e Sutton-Boveri che ideò la teoria cromosomica dell’ereditarietà.Mendel postulò che si ereditassero particelle e non essenze (eredità particolata).Il sistema sperimentale di Mendel si basava sull’utilizzo della pianta di pisello che è:facilmente coltivabile,può autofecondarsi o è possibile una fecondazione incrociata,vi è un tempo breve di generazione ed elevato numero di esemplari in ogni progenie.La sua ricerca si basa anche sullo studio di forme alternative e ben visibili di particolari caratteri (es pisello giallo) per i quali non esistevano forme intermedie.Mendel.utilizzò linee di pisello pure, cioe’ che mantengono i caratteri parentali nel corso delle generazioni(se si autofecondano).Attraverso l’autofecondazione Mendel ottenne linee pure per sette caratteri alternativi, definiti come “coppie alternative”, e attraverso la fecondazione incrociata ottenne degli ibridi.Mendel controllò attentamente i suoi incroci, prevenendo l’intrusione di polline estraneo ed effettuando per ogni incrocio anche quello reciproco.La probabilità è p=numero di eventi favorevoli/numero totale di eventi es la probabilità (p) che tirando un dado esca il numero 4 in un unico tentativo è p=1/6. Regola della somma: la probabilità che si verifichi l’uno o l’altro di due eventi mutuamente escludentisi è pari alla somma delle singole probabilità es con due dadi, la probabilità che escano due 4 o due 5 in un unico lancio è p=1/36 + 1/36 = 1/18. Se incrociamo una pianta che ha piselli gialli con una che ha piselli verdi ,ciascun ibrido della F1(1 generazione) rassomiglia ad uno solo dei genitori. Il carattere parentale che compare nell’ibrido è detto dominante.Il carattere antagonista che rimane nascosto nella F1 per ricomparire nella F2 è detto recessivo. Questi risultati fornirono l’evidenza che il mescolamento dei caratteri non avviene.Nella F2 vi sono ¾ di piante con piselli gialli e ¼ di piante con piselli verdi.Le piante con piselli verdi nella F2 sono omozigoti per il carattere colore verde che è recessivo,infatti se per autoimpollinazione la pianta di piselli si moltiplica darà sempre piante con piselli verdi.Se incrociamo una pianta con piselli gialli con una pianta con piselli gialli della F1(o per autofecondazione) otteniamo nella F2 ¾ di piante con piselli gialli in cui ¼ è la pianta di linea pura e ½ (2/4) sono piante di linea impura con piselli gialli,inoltre è presente ¼ di piante con piselli verdi.Il rapporto 3:1 osservato è in realtà un rapporto 1:2:1.Attraverso l’esperimento di controllo (test cross) si verifica la natura degli ibridi della F1,viene incrociato una pianta di piselli gialli che può essere AA o Aa con una pianta di piselli verdi aa,se la progenie è tutta gialla allora la pianta di piselli gialli è omozigote dominante,mentre se metà della progenie è formata da piselli verdi(omozigote recessivo aa) e un’altra metà da piselli gialli(eterozigote dominante Aa)la pianta di piselli è eterozigote dominante Aa,il rapporto è di 1:1.Ipotesi:Esistono delle entità (determinanti o fattori ereditari) di natura particolata.Ogni pianta ha due determinanti, uno per ogni genitore, per ogni caratteristica.Ogni cellula sessuale (polline o ovulo) possiede un solo determinante( es o solo a o solo A).Durante la formazione delle cellule sessuali ciascuno dei due fattori passa con uguale frequenza in queste cellule(50% in un gamete e il resto nell’altro).L’unione delle cellule sessuali per formare un nuovo individuo (o zigote) è casuale.Definizioni:Le diverse forme di un determinante (gene) sono chiamate alleli.Gli individui che hanno due alleli uguali (linee pure) sono detti omozigoti.Gli individui che hanno due alleli diversi (ibridi) sono detti eterozigoti.Le cellule sessuali sono chiamate gameti.L’aspetto di un organismo è detto fenotipo. La composizione genetica di un organismo è detta genotipo. Prima legge di Mendel o della segregazione degli alleli:Durante la formazione dei gameti gli alleli segregano (si separano) in due gruppi di gameti di uguale numero.Sulla base dei precisi rapporti matematici nella progenie dei suoi incroci, Mendel ipotizzò l’esistenza dei geni.Nello studio della variazione degli alleli lo standard è l’allele di tipo selvatico o wild-type(il gene più presente naturalmente).In che modo un allele determina un fenotipo?Il colore porpora dei petali è dovuto all’antocianina, prodotta mediante una serie di reazioni chimiche.In piante AA l’enzima è attivo e colora i petali,in piante Aa l’enzima è ancora attivo e colora i petali mentre in piante aa l’enzima è inattivo e non colora i petali. Cosa succede se si incrociano linee pure che differiscono per due caratteri? Incrociamo una pianta di piselli verdi e lisci aaBB(dove aa è il carattere recessivo verde e BB è il carattere dominante liscio)con una pianta di piselli gialli rugoso AAbb(dove AA è il carattere dominante giallo e bb è il carattere recessivo rugoso),si formeranno due tipi di gameti aB e Ab che si combinano dando origine a una pianta di piselli lisci e gialli AaBb,per autofecondazione nella F2 avremo 9 AB,3aB,3Ab,1ab quindi un rapporto 9:3:3:1 che risulta dalla combinazione casuale di due rapporti 3:1.Quindi avremo 9 AB= aABb,AABb,AaBb,AaBB,AABB,aABB,aABb,AAbB;3aB=aaBB,aabB,aaBb;3Ab=Aabb,aAbb,AAbb;1ab=aabb.La II legge di Mendel o dell’assortimento indipendente:Membri di differenti coppie di alleli vengono assortiti(disposti) indipendentemente uno dall’altro(in maniera causale nei gameti).Il cromosoma è l'unità strutturale in cui il DNA, associato con specifiche proteine, si organizza all'interno delle cellule. Nelle cellule eucariotiche i cromosomi sono localizzati nel nucleo mentre nelle cellule procariotiche si trovano in una regione chiamata nucleoide.Il cromosoma è formata da una parte centrale detta centromero,e dai telomeri (braccio corto o numero p e braccio lungo o numero q).I cromosomi in genere non si vedono,sono evidenti nella mitosi in particolare nella metafase.Il DNA si organizza con delle proteine dette istoni, il complesso formato da DNA + ottamero istonico è detto nucleosoma.I cromosomi possono essere visti al microscopio,sul vetrino viene usato del colorante che colora i cromosomi mostrando il cariotipo cioè la costituzione del patrimonio cromosomico di una specie dal punto di vista morfologico (numero e forma). La ibridazione fluorescente in situ, in inglese Fluorescent in situ hybridization (FISH) è una tecnica citogenetica che può essere utilizzata per rilevare e localizzare la presenza o l'assenza di specifiche sequenze di DNA nei cromosomi. Essa utilizza delle sonde a fluorescenza che si legano in modo estremamente selettivo ad alcune specifiche regioni del cromosoma. Per individuare il sito di legame tra sonda e cromosoma si utilizzano tecniche di microscopia a fluorescenza. I vari passi dello studio del cariotipo umano sono:Prelievo di sangue,Centrifugazione per ottenere i globuli bianchi,Stimolazione alla mitosi dei globuli bianchi mediante PHA (fitoemoagglutinina),Essi vengono bloccati in metafase mitotica con la colchicina (una sostanza estratta dal Colchicum autumnale),Le cellule vengono fatte scoppiare immergendole in una soluzione tampone per lisi osmotica,La piastra metafasica viene isolata,I cromosomi vengono colorati col metodo del "banding", mediante il quale assumono una colorazione appunto per bande, o fasce colorate,

tipiche.,La piastra metafasica viene fotografata. In genere, il bandeggio cromosomico avviene con la colorazione di Giemsa, per cui si parla di anche di bandeggio G, in cui il vetrino viene prima trattato con una soluzione salina o enzimatica, poi viene colorato con soluzione di Giemsa, determinando lungo l'asse principale dei cromosomi una sequenza di regioni a diversa intensità di colorazione, dette bande cromosomiche, caratteristiche di ogni cromosoma consentendo la loro classificazione secondo uno schema standardizzato in modo da definire il cariogramma di un individuo (ideogramma o cariotipo normale). In genere, si usano 3-5 cellule per l'analisi dei cromosomi al microscopio ottico e su fotografie: le bande riflettono il diverso grado di condensazione della cromatina. Per cui il bandeggio cromosomico avviene in due fasi:denaturazione e/o digestione enzimatica dei cromosomi.colorazione con coloranti specifici per il DNA che consente di individuare il braccio p e q dei cromosomi, le regioni e subregioni, cioè le bande e sottobande che riflettono il diverso grado di condensazione dei cromosomi mitotici, con alternanza tra una serie di bande chiare e scure formate da 1-10 Mb (Megabasi) distinte in bande G, Q, R, T e C, usando coloranti specifici per le regioni ricche in AT (adenina e timina) e GC (guanina e citosina).Nel bandeggio G i cromosomi sono sottoposti a digestione enzimatica con tripsina che elimina le proteine cromosomiche e, quindi, colorati con Giemsa che ha affinità per le regioni ricche in basi AT. Queste sono facili da denaturare e digerire enzimaticamente perché le coppie AT sono unite solo da 2 legami idrogeno. Le bande più scure sono costituite da cromatina molto condensata o eterocromatina; vi sono presenti pochi geni che si replicano nella fase S tardiva del ciclo cellulare, cioè successivamente alle zone eucromatiniche, e inoltre poco attive dal punto di vista trascrizionale. Dunque, dopo colorazione Giemsa, si osserva al microscopio un'alternanza tra le bande G-positive, scure, e le bande G-negative, chiare.Nel bandeggio Q i cromosomi sono sottoposti a digestione enzimatica e colorati con un colorante fluorescente, cioè la Quinacrina che ha affinità per le regioni ricche in basi AT ma mette in evidenza bande fluorescenti dette bande Q, corrispondenti a quelle G, e spesso consente di valutare la presenza di polimorfismo cioè una variazione di grandezza del braccio lungo del cromosoma Y, che si trasmette da padre a figlio, anche se non rappresenta una condizione patologica. Nel bandeggio R i cromosomi sono denaturati ad alte temperature (60 °C) in una soluzione salina tamponata e colorati con Giemsa mettendo in evidenza regioni ricche in basi AT che sono complementari, opposte a quelle delle bande G e Q, infatti, la lettera "R" sta per "reverse", osservando al microscopio le bande R, chiare, dette G-negative, opposte alle bande scure G.Invece, per mettere in evidenza le regioni cromosomiche ricche in basi GC si usa un colorante specifico, cioè la cromomiocina, mettendo in evidenza le bande R opposte alle bande Q, dette Q-negative. Le regioni ricche in GC sono più difficili da denaturare poiché le coppie di basi sono unite da 3 legami H, sono costituite da cromatina meno condensata o eucromatina, ricca di geni che si replicano nella fase S precoce del ciclo cellulare, cioè prima della fase S, molto attivi dal punto di vista trascrizionale, detti geni housekeeping importanti per tutte le funzioni e la vita della cellula.Le bande T corrispondono alle regioni telomeriche localizzate alle estremità dei cromosomi, corrispondono a gruppi di bande R che si colorano più intensamente, trattando i cromosomi ad alte temperature e colorando con Giemsa o fluorocromi. Le bande C si ottengono denaturando i cromosomi in soluzione satura di idrossido di bario e colorando con Giemsa, in modo da colorare selettivamente l'eterocromatina che si presenta monocromatica in tutti i cromosomi e in qualsiasi fase del ciclo cellulare, localizzata nelle regioni attorno al centromero o pericentromeriche e sul braccio lungo del cromosoma Y, ad alto grado di condensazione, costituite da sequenze di DNA altamente ripetute, ricche in basi AT, costituita da pochissimi geni codificanti che si replicano in fase S tardiva, mentre l'attività trascrizionale è assente. Le bande C corrispondono a eteromorfismi cromosomici.L’alterazione del numero dei cromosomi sessuali (x)e cromosma 21 permetta la vita.Il cromosoma sessuale x è più grande di quello y. L'inattivazione del cromosoma X, detto anche effetto Lyon o lyonizzazione, è un normale processo biologico che interessa tutte le femmine di mammifero e che consiste nella disattivazione (perdita di funzione) di uno dei due cromosomi sessuali X presenti nelle loro cellule. Tale cromosoma viene "silenziato", ovvero reso inerte dal punto di vista trascrizionale, tramite impacchettamento in un'unità densa di eterocromatina a formare una struttura inerte definita corpo di Barr; il risultato di tale processo è un'attenuata espressione, in tutte le cellule, dei geni portati dai cromosomi X, e dei fenotipi da essi manifestati (i cosiddetti caratteri legati al sesso). Le femmine di mammifero, infatti, possiedono due copie di cromosoma X in ciascuna cellula (a differenza dei maschi, che portano un X e un Y); la trascrizione dei geni presenti in entrambi porterebbe ad una pericolosa sovraespressione dei loro prodotti, che viene così evitata inattivandone uno dei due. Nello zigote entrambi i cromosomi X sono attivi per poi inattivarsi.Le donne mosaico sono donne dove in alcune cellule vengono attivate i cromosomi X derivanti dal padre e altri dalla madre.La pseudoautosomica è una zona in comune tra cromosoma X e Y dove avviene la ricombinazione di Dna (scambi). Una malattia genetica è causata da una o più anomalie del genotipo, quali mutazioni dei geni o alterazioni dei cromosomi le quali sono in grado di dare origine ad una o più patologie.Le malattie genetiche si dividono in:malattie cromosomiche(condizione in cui vi è un’anomalia dei cromosomi),multifattoriali(malattia che dipende da fattori genetici e ambientale),monogeniche a eredità mendeliana (determinate dalla presenza di un singolo gene mutato, la loro trasmissione ereditaria segue le leggi di Mendel) che a loro volta si dividono in autosomiche (recessivo e dominante) e x-linked(carattere localizzato sul cromosoma sessuale X perciò si trova 2 volte nell'individuo di sesso femminile ( XX ) e 1 volta sola nell'individuo di sesso maschile ( XY )),genetiche a ereditarietà non mendeliana(determinate dalla presenza di un singolo gene mutato, la loro trasmissione ereditaria non segue le leggi di Mendel),mitocondriale(Le malattie mitocondriali sono un gruppo molto eterogeneo di patologie ereditarie causate da alterazioni nel funzionamento dei mitocondri).Le anomalie cromosomiche si dividono in numeriche(variazione del numero di cromosomi)e strutturali.Le anomalie cromosomiche numeriche si divide in:poliploide(vi sono dei cromosomi in più per ogni tipo),triploide(sono presenti 3 cromosomi per ogni tipo),tetraploidia(sono presenti 4 cromosomi per ogni tipo).Le anomalie cromosomiche numeriche si dividono anche in aneuploidie:trisomia(presenza di 1 cromosoma in più),monosomia(assenza di un cromosoma) e maker cromosomici soprannumerari(sono cromosomi anomali che non possono essere identificati dalla sola citogenetica tradizionale).Le anomalie cromosomiche strutturali si dividono in:inversione (è di solito una mutazione cromosomica, ovvero comprendente un lungo tratto di DNA. Tale mutazione consiste nella rottura del filamento di DNA in due punti; il frammento così ottenuto viene reincorporato, grazie alla riparazione ad opera di specifici enzimi (come le DNA ligasi), nel cromosoma, ma viene invertito di orientamento),duplicazione(mutazione cromosomica, causata dal raddoppiamento di un tratto di un cromosoma: si verifica quando un frammento di un cromosoma si lega all'omologo causando una doppia presenza di geni per lo stesso locus. Una duplicazione può essere il risultato di un crossing over diseguale o errato.),isocromosoma(Il cromosoma si rompe trasversalmente al livello del centromero e braccio lungo e braccio corto si separano. Il braccio che porta con sé il centromero, solitamente il lungo, può replicarsi, mentre l'altro viene generalmente perduto.Il nuovo cromosoma sarà quindi formato dall'esatta duplicazione di uno dei due bracci.),cromosoma ad anello (detti anche ring, sono originati dalla rottura di entrambe le braccia di un cromosoma, perdita delle regioni distali alle rotture e riunione delle due estremità in una struttura ad anello, appunto.),traslocazione (un tipo di mutazione cromosomica derivata da un errato scambio di parti di cromosomi non omologhi durante il riarrangiamento cromosomico.) che a sua volta si divide in reciproca (consiste in uno scambio di materiale genetico tra cromosomi non omologhi.),robertsoniane(coinvolge due cromosomi acrocentrici (cromosomi in cui il centromero è situato molto vicino alla fine del cromosoma) e

consiste nella fusione di due cromosomi a livello del centromero, con conseguente perdita del braccio corto.),inserzione(Cromosomi e mutazioni cromosomiche in seguito alla frammentazione di tre cromosomi avviene lo scambio di pezzi tra cromosomi non omologhi.).Le anomalie cromosomiche si dividono anche in delezioni (consiste nell'assenza di un tratto di un cromosoma, con conseguente perdita di materiale genetico.),delezioni terminali (perdita di una regione terminale di un cromosoma, da rottura singola),interstiziale(un frammento intermedio derivante da due rotture in un singolo cromosoma viene perduto),microdelezione(si intende un’anomalia cromosomica che consiste nella perdita di un tratto di cromosoma di dimensioni estremamente ridotte, non visibile al microscopio ottico con le tecniche di citogenetica tradizionale.).La sindrome di down detta anche trisomia 21, è una condizione cromosomica causata dalla presenza di tutta o di parte di una terza copia del cromosoma 21. L'età materna influenza le probabilità di concepire un bambino con sindrome di Down. Quando l'età materna varia dai 20 ai 24, la probabilità è una su 1562. All'età tra i 35 e i 39 anni, la probabilità è una su 214 e sopra i 45 anni è una su 19.Sebbene le probabilità aumentino con l'età materna, l'80% dei bambini con sindrome di Down nasce da donne di età inferiore ai 35 anni, ciò riflette la fecondità complessiva di tale fascia di età. Dati recenti suggeriscono inoltre che l'età paterna, in particolare quando supera i 42 anni, possa aumentare il rischio che la sindrome si manifesti nel figlio. La trisomia 21 (47, XX, +21) è causato da un evento meiotico non-disgiunzionale. La non-disgiunzione si verifica in un gamete, (uno spermatozoo o una cellula uovo), nel corso della meiosi ,quando non si ha la separazione dei cromosomi omologhi in metafase I, o nel corso della meiosi II se non si verifica la separazione dei cromatidi fratelli. l materiale genico supplementare del cromosoma 21 che causa la sindrome di Down può essere dovuto ad una traslocazione robertsoniana nel cariotipo di uno dei genitori. In questo caso, il braccio lungo del cromosoma 21 si fonde ad un altro cromosoma acrocentrico, spesso il cromosoma 14. Una forma molto meno frequente di trisomia 21 è quella definita "mosaicismo" e si verifica in circa il 2% casi). Questa mutazione si verifica dopo il concepimento e la trisomia non è presente in tutte le cellule dell'individuo, ma solo quelle che provengono dalla linea della cellula mutata.Chi soffre della sindrome ha problemi cardiaci,nell’intestino,si è a volte infertili,e soggetti più spesso a malattie. La sindrome di Klinefelter è una malattia genetica caratterizzata da un'anomalia cromosomica in cui un individuo di sesso maschile possiede un cromosoma X soprannumerario. Normalmente ledonne possiedono due cromosomi sessuali XX e gli uomini uno X e uno Y: gli individui affetti dalla sindrome di Klinefelter hanno almeno due cromosomi X e almeno un cromosoma Y. Perciò gli individui con tale cariotipo sono solitamente indicati come "maschi XXY" o "47,XXY". È comunque presente un corpo di Barr, altrimenti assente nei maschi. La sindrome di Turner è una sindrome legata ad un'anomalia citogenetica, principalmente di tipo X0 conseguente ad un errore nel corretto appaiamento dei cromosomi durante la meiosi.La genetica è la branca della biologia che si occupa dell’ereditarietà e delle variazioni.La genetica medica è lo studio delle variazioni biologiche. La diversità genetica' (o variabilità genetica) è una caratteristica degli ecosistemi o di un pool di geni comunemente ritenuta vantaggiosa per la sopravvivenza: essa descrive l'esistenza di molte versioni diverse di uno stesso organismo.Polimorfismo cromosomico: Il cariotipo è una caratteristica distintiva della specie; tuttavia molte specie sono polimorfiche per il numero e la morfologia dei cromosomi. Cromosomi soprannumerari, traslocazioni e inversioni sono presenti in molte popolazioni di piante, Insetti e perfino Mammiferi. Ben documentate sono le inversioni in alcune popolazioni di Drosophila pseudobscura provenienti dalle regioni occidentali dell’America Settentrionale.La geneteica studia le differenze tra persone e creature,riguarda la somiglianza tra parenti e tra creature vive e eistinte.Watson e krick scoprirono la forma del DNA cioè a doppia elica.Il DNA è formato da 4 basi azotate,la adenina è accoppiata alla timina mentre la guanina alla citosina.Quindi dal DNA le informazioni vengono convertire in RNA e infine in proteine.L’RNA viene maturano perde gli introni (regioni non codificanti di un gene)e segue lo splecing che lo porta a maturazione.Il codice genetico è detto degenerato perché più triplette o codoni possono codificare per lo stesso amminoacido.Se cambia un amminoacido la proteina potrebbe funzionare ma anche no.Se compare troppo presto il codone di stop la proteina sarà incompleta e non potrebbe funzionare.Le mutazioni possono portare a animale del fenotipo (aspetto fisico),le malattie autosomi che dominanti si presentano anche con un solo allele,mentre quelle recessive solo con 2 alleli mutati.La mutazione può riguardare una o più basi,punto mutazione riguarda una singola base,inserzione(addiziona 1 o più basi),delezione(rimuove 1 o più basi).Le mutazioni di 3 basi sono meno gravi di due basi.Nelle mutazioni missenso cambia il senso della base,in quella non senso si rpesenta il codone stop che fa produrre proteine non funzionanti e incomplete,frameshift(delezione o addizione di 1 o più basi con conseguente slittamento della lettura del codice).I meccanismi di mutazione sono molteplici:spontanee,errori di duplicazione del DNA,instabilità chimica delle basi del DNA,agenti fisici (radiazioni),agenti chimici (cancerogeni come la diossina). La reazione a catena della polimerasi (in inglese: Polymerase Chain Reaction), comunemente nota con la sigla PCR, è una tecnica di biologia molecolare che consente la moltiplicazione (amplificazione) di frammenti di acidi nucleici dei quali si conoscano le sequenze nucleotidiche iniziali e terminali. L'amplificazione mediante PCR consente di ottenere in vitro molto rapidamente la quantità di materiale genetico necessaria per le successive applicazioni. La PCR ricostruisce in vitro uno specifico passaggio della duplicazione cellulare: la ricostituzione (sintesi) di un segmento di DNA "completo" (a doppia elica) a partire da un filamento a singola elica. Il filamento mancante viene ricostruito a partire da una serie di nucleotidi (i "mattoni" elementari che costituiscono gli acidi nucleici) che vengono disposti nella corretta sequenza, complementare a quella del DNA interessato.Questo processo viene svolto in natura da enzimi chiamati DNA-polimerasi, che sono in grado di sintetizzare progressivamente un nuovo filamento di DNA nelle seguenti condizioni:devono essere disponibili i nucleotidi da polimerizzare, sotto forma di desossiribonucleosidi trifosfati (dNTP);il DNA deve essere denaturato, ovvero le due eliche che compongono i filamenti devono essere già separate;il segmento da ricostruire può essere soltanto prolungato, ovvero non è possibile sintetizzare un nuovo filamento a partire da zero;devono inoltre essere rispettate opportune condizioni di temperatura, pH, ecc.È possibile quindi ricostruire le condizioni che portano alla formazione dei nuovi segmenti di DNA, ponendo in soluzione:una quantità, anche minima, del segmento di DNA che si desidera riprodurre;una quantità opportuna di nucleotidi liberi per costituire i nuovi filamenti;opportuni "inneschi", detti primer, costituiti da brevi sequenze di DNA (oligonucleotidi) complementari agli estremi 3’ dei due filamenti del segmento da riprodurre;una DNA polimerasi termo-resistente (non è necessario che provenga dallo stesso organismo di cui si deve replicare il DNA);un Buffer che serve a mantenere il pH stabile (tampone) e necessario per costituire l'ambiente adatto alla reazione;altri elementi di supporto (ad es. ioni magnesio) indispensabili per il corretto funzionamento della DNA polimerasi;acqua per portare a volume la soluzione.Per avviare la reazione della polimerasi (fase di prolungamento del filamento a partire dal primer 5’) è prima necessario provvedere alla separazione dei filamenti del DNA (fase di denaturazione), quindi alla creazione del legame tra i primer e le regioni loro complementari dei filamenti di DNA denaturati (fase di annealing). Questo processo risulta però incompatibile con la DNA polimerasi umana, che viene distrutta alle temperature necessarie alla denaturazione (96-99 °C).Per ovviare a questo inconveniente si fa ricorso alle polimerasi appartenenti a organismi termofili che non sono inattivate dalle alte temperature, ad esempio la Taq polimerasi proveniente dal batterio termofiloThermus aquaticus. Ciò consente di realizzare più cicli di PCR in sequenza, in ciascuno dei quali viene duplicato anche il DNA sintetizzato nelle fasi precedenti, ottenendo una reazione a catena che consente una moltiplicazione estremamente rapida del materiale genetico di interesse.La

maggior parte del nostro DNA ha funzione regolatrice.L’informazione genetica viene codificata per realizzare un prodotto.Il materiale genetico deve:contenere tutte le informazioni,essere in grado di replicarsi,poter variare limitatamente.Il materiale genetico è il DNA,ad eccezione di alcuni virus che hanno come materiale genetico RNA.L’informazione dal Dna viene mediata dall’RNA (trascrizione)per la produzione delle proteine(traduzione).Ci vogliono 3 basi per un aminoacido poiché le basi sono 4 e gli aminoacidi sono 20 solo la combinazione 4^3 può codificare per tutti gli aminoacidi.Il codice è detto degenerato perché molti aminoacidi sono codificati da più di una tripletta.Il codice è letto senza sovrapposizione.Un cambiamento nella sequenza del DNA può portare ad un cambiamento nella sequenza della proteina.Un gene normale ha un prodotto genico normale e quindi un fenotipo normale,il gene mutato no.Le mutazioni puntiformi sono modificazioni di una singola coppia di basi o di un piccolo numero di basi adiacenti.Le mutazioni al livello del DNA possono essere dovute a:Addizione o inserimento di una base:alterazione della cornice di lettura ;sostituzione di una base: alterazione di un codone.Le alterazioni di un codone si dividono in:silente Codone codifica lo stesso amminoacido,missenso conservativa Codone codifica un amminoacido diverso che non altera la funzione della proteina,missenso non conservativa Codone codifica un amminoacido diverso che altera la funzione della proteina,non senso Codone specifico per un segnale di stop.Le mutazioni possono essere spontanee o indotte.Il tasso di mutazioni spontanee varia nei differenti organismi (1/108 nei batteri 1/106 nell’uomo) e nello stesso organismo può essere differente in geni differenti.Le mutazioni spontanee sono dovute a:appaiamenti errati,cambiamenti chimici,inserzioni e delezioni.Qualunque agente fisico o chimico che aumenta la frequenza di mutazioni è un mutageno.Mutageni chimici:analoghi delle basi,agenti modificanti e intercalanti( è una molecola tipicamente di tipo planare in grado di inserirsi trasversalmente nei filamenti di DNA, Quando la cellula inizia il suo ciclo replicativo e il punto in cui si è inserito l'agente intercalante viene raggiunto dalla DNA polimerasi, questa non lo distingue dalle basi azotate adiacenti e procede inserendo un nucleotide che si appai con l'agente intercalante. Ciò provoca mutazioni genetiche di frameshift e di conseguenza prodotti genici non funzionali.).Mutageni fisici:radiazioni UV(formano dimeri di timina) e radiazioni ionizzanti.Con l’aumentare della dose di mutagene aumentano le mutazioni.Con il test di Ames si scopre se una sostanza è un mutageno sperimentandolo sui batteri,se presentano molte mutazioni è un mutageno per essi.Il nostro organismo fa attività di correzione:Attività proofreading della DNA polimerasi. Un segmento di DNA viene rimosso e sostituito da uno neosintetizzatousando come stampo il corrispondente segmento del filamento opposto.Esistono malattie dovute a difetti in geni Coinvolti nei meccanismi di riparo.Una mutazione recessiva quando è omozigote si manifesta completamente,in eterozigosi invece no (ma gli effetti ci sono).Per es una mutazione del gene che produce l’insulina se è omozigote l’organismo non produce insulina,se è eterozigote ne produrrà di meno.Nelle mutazioni dominanti sia in eterozigosi che omozigosi invece per es la malattia si manifesta e in entrambi i casi la quantità di proteine è insufficiente.I gameti materni e paterni hanno forma e dimensione diversa mentre i nuclei sono simili.Il genoma è il segmento completo di DNA contenente l’intera informazione genetica di un gamete,individuo,popolazione.I cromosomi sono formati da geni alcuni non codificanti.Il DNA si avvolge intorno agli istoni formando il nucleo soma.Il silenoide si attacca al’impalcatura.L’impalcatura e le anse formano una superspirale.Il cromosoma mostra delle bande alternate diverse da cromosoma a cromosoma.I cromosomi metacentrici hanno il centromero al centro quelli acrocentrici hanno il centromero spostato.I cromatidi fratelli sono  la coppia dei cromatidi uniti per il centromero, che derivano dalla replicazione di un cromosoma. I cromosomi omologhi sono dei cromosomi morfologicamente identici che appaiono durante la meiosi(uno di derivazione paterna e uno materna). Essi possono essere definiti come dei cromosomi che in loci corrispondenti presentano gli stessi geni sintetizzanti però con informazioni diverse.I cromosomi si definiscono autosomi mentre X e Y sono detti sessuali.Per cariotipo si intende l’aspetto morfologico e numerico dei cromosomi grazie alla quale posso identificare delle malattie.Ogni individuo riceve un set completo di cromosomi da ciascun genitore.Il numero di cromosomi nell’uomo è 2n o 46.Le cellule somatiche sono diploidi(2n)quelle sessuali aploidi(n).La cellula uovo fecondata è una singola cellula diploide che mantiene inalterata la sua identità per oltre 100 generazioni grazie alla mitosi che è un tipo di divisione che conserva l’informazione genetica.Le cellule somatiche degli eucarioti si dividono per mitosi.I cromosomi si replicano nella fase s.Il ciclo cellulare è un alternarsi tra interfase e mitosi.Nella fase g0 la cellula è così differenziata che non si può duplicare es neuroni.Nell’interfase il DNA non è condensato e non si vede,nella metafase invece vi è la condensazione del DNA quindi i cromosomi sono compatti e visibili.Il locus genetico è il posto specifico del gene nel cromosoma.Il passaggio di ciascuna fase nel ciclo cellulare alla successiva è strettamente regolato da check point(si decide se andare avanti o meno con la duplicazione).Il check point più importante è il check point G1-s.La mitosi è una divisione cellulare conservativa dell’identità del genoma.L’ovulo è omeogenetico ha solo z,mentre lo spermatozoo è etero genetico perché ha un x e un y.Nella meiosi vi è la duplicazione dei cromosomi seguita da due divisioni.La divisione meiotica è usato solo nella linea germinale.Genera variabilità genetica tra i gameti prodotti da uno stesso individuo.Nella mesiosi più precisamente nella profase avviene lo scambio di DNA tra i cromosomi omologhi (crossing-over).Nella meiosi si separano gli omologhi e la divisione meiotica dimezza il numero dei centromeri.Nella metafase della meiosi i cromosomi formano dei raggruppamenti degli omologhi.Con la meiosi si genera variabilità genetica grazie all’assortimento indipendente degli omologhi e alla ricombinazione(crossing-over).L’assortimento indipendente dei cromosomi omologhi di origine materna e paterna alla meiosi 1 produce il primo livello di variabilità genetica.L’assortimento indipendente genera 2^23 gameti diversi.Il crossing-over produce cromosomi ricombinanti.I cromatidi parentali sono quelli che derivano dai genitori,quelli ricombinanti sono quelli che hanno avuto un crossing-over(che serve per una corretta divisione meiotica).Il chiasma è il punto dove avviene il crossing-over.

La fase centrale della consulenza Genetica è quella costruzione dell'albero genealogico, che fornisce un'immediata visione dell'anamnesi familiare

che è spesso la chiave per determinare il rischio genetico. Pedigree è un termine che equivale ad albero genealogico, usato per indicare l’elenco completo degli ascendenti paterni e materni di un essere vivente, quale risulta da appositi libri genealogici.L’eterozigote è l’individuo con alleli diversi allo stesso locus mentre l’omozigote ha gli alleli uguali ad

uno stesso locus.Il genotipo è la costituzione genetica.La mutazione è l’alterazione della sequenza nucleotidica di una molecola di DNA.Il polimorfismo è la variazione della sequenza nucleotidica di un gene senza fenotipo che esiste nella popolazione con una frequenza di almeno 1%.Il locus è la posizione di un gene sul cromosoma.L’allele è la forma alternativa del gene.L’etorozigote composto porta due alleli non normali ad un locus.L’omozigote porta 2 alleli uguali ad un locus.L’eterozigote porta due alleli diversi ad un locus.Il portatore sano è un eterozigote asintomatico.Il probando è  il primo individuo esaminato in cui si riscontra un determinato carattere e dal quale si parte per la costruzione di un albero genealogico per stabilirne l’ereditarietà e la trasmissibilità.I geni ereditari sono due uno di derivazione materna e l’altro paterna.Ogni gene ha diversi alleli alcuni dominanti altri recessivi.Alla meiosi gli alleli segregano singolarmente e indipendentemente nei gameti.Con un solo allele mutato si manifesta il fenotipo.La trasmissione è verticale dell’allele mutato all’interno dell’albero genealogico.Il rapporto della malattia è uguale nei maschi e nelle femmine che ereditano l’allele mutato.La trasmissione non dipende dal sesso.Il 50% dei figli nati da genitori affetti manifesta la stessa malattia.Un individuo affetto ha comunemente un genitore affetto.Fanno eccezioni le mutazioni de novo che si presentano nello zigote.Gli individui non affetti non trasmettono la malattia ma fa eccezione la penetrazione incompleta cioè alcuni manifestano il fenotipo recessivo, in quanto l'allele dominante non è abbastanza "forte" da poter mascherare l'omologo. il termine penetranza indica la frequenza con cui un allele (sia esso dominante o recessivo) si manifesta fenotipicamente all'interno di una popolazione, ciò dipende sia dal genotipo (ad esempio la presenza di geni epistatici o di altri geni) sia dall'influenza dell'ambiente.L’espressività variabile esprime la gravità fenotipica di un certo genotipo nell’ambito di una famiglia. l'espressività è la misura dell'intensità del fenotipo.Es di malattia autosomica dominante è la sindrome di Marfan.L’osteogenesi imperfetta è un'altra malattia autosomica dominante(incapacità di costruire un buon shceletro).Se un allele è malato e uno è sano produrranno il 50% di proteine alterate e un 50% di proteine normali,per il collagene ci vogliono 3 proteine,basta che una di queste sia alterata e il collagene non funziona.Una malattia genetica recessiva si presenta quando sono presenti contemporaneamente i due alleli recessivi mutati.La consanguineità aumenta il rischio di malattie recessive.Gli individui omozigoti manifestano la malattia.Nella maggior parte dei casi entrambi i genitori sono portatori sani quindi avranno ¼ di figli malati,2/4 eterozigoti quindi portatori sani,1/4 sano.La trasmissione non dipende dal sesso.L’incrocio tra individui affetti e non generano solo figli eterozigoti a meno che anche il partner sia eterozigote.Più la malattia è rara e più è probabile che l’individuo affetto sia figlio di genitori consanguinei tra loro L'emoglobina è una proteina globulare la cui struttura quaternaria conta di 4 sub-unità, è solubile, di colore rosso (è una cromoproteina), ed è presente nei  globuli rossi del sanguedei vertebrati, esclusi alcuni pesci antartici, responsabile del trasporto dell'ossigeno molecolare da un compartimento ad alta concentrazione di O2 ai tessuti che ne hanno bisogno. Ognuno dei suoi 4 globuli proteici, detto globina, ha al suo interno una molecola di protoporfirina che coordina uno ione ferro Fe (II), posto leggermente al di fuori del piano della molecola, nell'insieme chiamata Gruppo Eme. Nell’adulto l’emoglobina è formata da 4 catene 2 alfa e 2 beta,nell’embrione e feto sono diversi.I geni che codificano per l’emoglobina si trovano in 2 cluste(è un gruppo di due o più geni che codificano per la stessa proteina o per proteine simili tra di loro)r su due diversi cromosomi.Sul cromosoma nella parte sinistra su esprimono i geni per primi mentre più a destra dopo.L’eterogeneità allelica sono mutazioni diverse all’interno dello stesso gene e sono osservabili in pazienti con la stessa patologia.La talassemia  è una malattia ereditaria che comporta anemia, cioè una diminuzione della presenza di emoglobina utile al trasporto dell'ossigeno nel sangue.La malattia è dovuta alla mutazione del gene globinico.A causa di:delezioni,mutazioni puntiformi,effetto sulla trascrizione,maturazione e stabilità del MRNA,alterazioni della traduzione.L’emoglobina lepore è una patologia legata all’emoglobina, il principale componente proteico dei globuli  rossi. Questa emoglobina anomala è prodotta a tasso ridotto. Potrebbe essere una condizione benigna o causare una grave anemia.La malattia è causata da un crossing over ineguale perche il gene dell’emoglobina alfa è simile a quella gamma.Nelle malattie x-linked il gene mutato si trova sul cromosoma X,la malattia si manifesta completamente nell’uomo XY e muoiono nell’utero.La donna può essere portatrice sana o malata.Il cromosoma X tende a fare le mutazioni de novo. Per compensazione del dosaggio genico si intende un insieme di meccanismi atti alla regolazione dell'attività dei geni X-linked. La scoperta di questi meccanismi parte da una considerazione sperimentale, ovvero essendo le femmine XX e i maschi XY, sorge naturale pensare che l'attività dei geni X-linked sia doppia negli organismi XX (generalmente di sesso femminile tranne casi specifici). Si riscontra invece sperimentalmente che questo non accade, e che gli organismi regolano la propria attività genica X-linked tramite tre principali meccanismi : Inattivazione di uno dei due cromosomi X, iperattivazione del cromosoma X su organismo XY (maschile) e ipoattivazione di entrambe i cromosomi X su organismo femminile. Ognuno di questi meccanismi è specie-specifico.Nella sindrome di Turner il cromosoma X non viene silenziato completamente.Le malattie possono essere limitare al sesso (es colpisce solo l’uomo che la prostata,la donna non c’è la)e legate al sesso.Il cromosoma y e x possono scambiarsi porzioni di geni ed è possibile che nasca un maschio xx.

L’imprinting è  l'espressione differenziata di materiale genetico a seconda dell'origine parentale(materna o paterna).La sindrome di proder-willi e quella di angelman derivano entrambe dal dalla stessa anomalia della stessa regione del cromosoma 15.Il differente fenotipo dipende dalla differente origine parentale della delezione.Se il cromosoma mutato viene ereditato dal padre si manifesta la sindrome di proder-willi,se deriva dalla madre si manifesta la sindrome di angelman.Nei cromosomi ci sono molti geni impronte(cioè spenti),in maniera opposta quei geni possono essere accesi(differenza tra i cromosomi di origine materna e paterna).Con il termine disomia uniparentale (UPD) si definisce l’ereditarietà di due cromosomi omologhi da un solo genitore; è causata principalmente da eventi di non-disgiunzione, seguiti da meccanismi di correzione di trisomie o monosomie. Nella trasmissione di un gene da una generazione all’altra il numero di triplette può aumentare portando ad anomalie nell’espressione e funzione genica(espansione).La Sindrome dell’ X-Fragile (FraX) è la causa di ritardo mentale ereditario più frequente. Circa 1:4000 maschi nella popolazione generale sono affetti dalla sindrome. La malattia è dovuta all’alterazione (mutazione) di un gene situato sul cromosoma X.Il nome “X-Fragile” deriva dal fatto che la mutazione del DNA provoca una modificazione della struttura del cromosoma X che visto al microscopio presenta una “strozzatura” nella regione terminale del cromosoma X.La permutazione è l’ espansione di dimensioni intermedie di una tripletta ripetuta (come la CGG nella sindrome dell'X-fragile) che non è ancora causa di malattia, ma è instabile quando viene trasmessa e tende ad aumentare di dimensioni durante la meiosi (quella materna nel caso della sindrome dell'X-fragile).Quando vi sono tra le 5 alle 50 ripetizioni si è normali,da 50 a 200 si ha la permutazione,>200 si manifesta la patologia.Le donne con permutazione hanno figli malati,mentre i maschi con permutazione hanno figli con permutazione(invariata).Se ci sono troppe copie il promotore non funziona.L’anticipazione è il peggioramento della malattia da una generazione alla successiva es distrofia miotinoca.La codominanza è l’espressione fenotipica di entrambi gli alleli genici; un es. tipico di codominanza è il gruppo sanguigno AB. La penetranza incompleta è un caso limite dell'espressività variabile, in cui, anche a causa di fattori esterni, in una generazione di individui eterozigoti, alcuni manifestano il fenotipo recessivo, in quanto l'allele dominante non è abbastanza "forte" da poter mascherare l'omologo. È il caso, ad esempio, di alcune patologie genetiche che insorgono anche negli individui eterozigoti i quali dovrebbero essere fenotipicamente sani. L'espressività variabile è il grado con cui un determinato genotipo si manifesta a livello fenotipico; è uno dei tanti fenomeni genetici che si discostano dalla classica analisi mendeliana sull'ereditarietà.Da due genitori l'uno omozigote dominante e l'altro omozigote recessivo per quanto riguarda certo carattere, dovrebbero nascere essenzialmente figli eterozigoti, comunque manifestanti solo il fenotipo dominante. Con l'espressività variabile, in parte della generazione si riscontrano anche individui con parte del fenotipo recessivo (in quantità variabile), poiché l'allele dominante non è abbastanza "forte" da mascherare l'omologo.Per mosaico genetico o mosaicismo si intende la presenza, in un individuo pluricellulare, di due o più linee genetiche diverse, ossia di diversi patrimoni genetici all'interno di uno stesso individuo che vengono espressi contemporaneamente. In pratica, non tutte le cellule di quell'organismo hanno lo stesso corredo cromosomico, oppure lo esprimono in maniera variabile.Il mosaicismo può riguardare il DNA mitocondriale, nel qual caso prende il nome di eteroplasmia, oppure il DNA nucleare della cellula, generando il mosaicismo propriamente detto, che deriva spesso da un errore avvenuto durante la maturazione dello zigote.Il chimerismo è Fenomeno che genera un organismo composto da cellule originate da individui diversi: se questi individui appartengono alla stessa specie la chimera sarà intraspecifica, se gli individui appartengono a specie diverse la chimera sarà interspecifica.Il genoma mitocondriale è molto piccolo,il Dna è circolar,ci sono pochissimi introni.Nel mitocondrio non avviene la correzione delle bozze per cui si possono generare mutazioni.Nelle mutazioni eteroplasmiche alcuni mitocondri hanno la mutazione altri no.Le malattie

mitocondriali derivano da:mutazione del genoma mitocondriale,mutazione del genoma nucleare che codifica per delle proteine destinate al mitocondrio.Il mitocondrio è un organello della cellula le sue funzioni sono:respirazione,produrre energia,produrre ossigeno reattivo,regolare l’apoptosi.Le malattie mitocondriali portano a danni soprattutto negli organi formate da cellule ricche di mitocondri:cervello,occhi,cuore.Nel dna mitocondriale vi possono essere 3 tipi di mutazioni:mutazioni missenso,puntiformi,riarraggiamento(genera delezioni e duplicazioni del dna mitocondriale). per mosaicismo germinale si intende quella situazione in cui una popolazione variabile di cellule germinali di uno stesso individuo presenta un allele mutato totalmente assente nel resto della popolazione germinale.

neoplasia o tumore: patologia caratterizzata da proliferazione cellulare incontrollata .tumore benigno: tumore localizzato.tumore maligno o cancro: tumore capace di infiltrare i tessuti circostanti e/o di diffondere verso altri organi. I tumori possono essere classificati in base al tessuto di origine: carcinomi: cellule epiteliali ,sarcomi: ossa e tessuti connettivi ,leucemie e linfomi: precursori delle cellule del sangue. Il cancro è una malattia genetica ,È causato da mutazioni in geni che controllano proliferazione e sopravvivenza cellulare ,Forme sporadiche ,Forme ereditarie.La somma di più mutazioni porta al cancro. Tumori familiari:Incidenza più elevata in famiglie di pazienti,circa 50 malattie mendeliane con rischio molto

alto di sviluppare un cancro ,richio superiore alla media senza pattern mendeliano (tratto complesso). Geni coinvolti nello sviluppo dei tumori: Oncogeni: alleli mutanti di proto-oncogeni, di telomerasi o di geni

anti-apoptotici.Acquisizione di funzione;Oncosoppressori: geni che regolano negativamente la crescita cellulare.Perdita di funzione.Le mutazioni che producono il cancro si verificano in due forme:con un gene anormale attivato la proteina mutante è espressa,con due geni mutati la proteina normale non è espressa.Oncogeni:Geni mutati che acquisiscono funzioni di stimolazione abnorme della proliferazione cellulare ,La mutazione può essere nella regione codificante, negli elementi regolatori o consistere nell’aumento del numero di copie nel genoma ,Dominanti a livello cellulare.Funzione degli oncogeni:fattori di crescita ,recettori di superficie ,componenti delle vie di trasduzione del segnale ,proteine nucleari che

legano il DNA,componenti del network di cicline, CDK e inibitori di chinasi.Attivazione dei proto-oncogeni: amplificazione NMYC, ERBB2,...,mutazione puntiforme RAS,traslocazione che genera un nuovo gene chimerico BCR-ABL, RET-PTC, ...,traslocazione in regioni di cromatina trascrizionalmente attiva ,MYC in un locus di immunoglobuline.Sindromi ereditarie da attivazione di oncogeni:Adenomatosi Endocrina Multipla

di tipo 2 (MEN2),Carcinoma Papillare Renale Ereditario (HPRC). MEN2A: elevata incidenza del carcinoma

midollare della tiroide, spesso associato a feocromocitoma ,Variante B (MEN2B, più rara): anche

neurinomi,Mutazioni nel gene RET. Perchè non tutte le cellule che esprimono l’oncogene ereditato

generano un tumore?vantaggio proliferativo,tessuto specificità.Oncogeni attivati per traslocazione:oltre 40 traslocazioni cromosomiche oncogeniche descritte soprattutto leucemie e linfomi.Leucemia mieloide

cronica (CML): l’alterazione citologica tipica di questo tumore è il cromosoma Philadelphia t(9;22)sposta la

chinasi ABL dal 9q al locus BCR (breakpoint cluster region) del 22q proteina chimerica con aumentata

attività chinasica.Carcinoma papillifero tiroideo (PTC): l’alterazione citologica tipica di questo tumore è

un’inversione paracentrica del 10q,spezza il gene del recettore RET e lo fonde ad altri geni,proteina

chimerica espressa impropriamente e con attività chinasica costitutiva.Linfoma di Burkitt: caratterizzato

dalla traslocazione di MYC da 8q a 14q (locus della catena pesante delle immunoglobuline

(IGH),traslocazione bilanciata ,espressione anomala di MYC. Linfoma B follicolare: traslocazione di BCL2

da 18q a 14q (locus della catena pesante delle immunoglobuline (IGH),l’enhancer delle IGH aumenta l’espressione di BCL-2,BCL2 è un gene anti-apoptotico. Geni oncosoppressori:Contribuiscono alla tumorigenesi attraverso perdita della loro funzione ,Geni che controllano negativamente la proliferazione cellulare o pro-apoptotici .Classe molto eterogenea di geni, suddivisa in gatekeepers e caretakers,gatekeepers: controllo della proliferazione (effetto trasformante diretto),caretakers: riparazione dei danni al DNA, mantenimento dell’integrità del genoma (effetto indiretto).ipotesi di origine dei tumori in “due eventi”:alcune forme di cancro richiedono mutazioni in entrambi le copie di un gene oncosoppressore,le forme sporadiche richiedono che i due eventi mutazionali avvengano nella stessa

cellula,le forme familiari richiedono una sola mutazione, perchè la prima viene ereditata. Retinoblastoma:

raro tumore maligno della retina pediatrico ,incidenza ~1 su 20,000 nati ,40% familiare (AD), 60% sporadic.Il gene RB1:Localizzato sul cromosoma 13q,Inattivato mediante delezione o mutazione puntiforme ,Espresso in molti tessuti, ma la sua perdita causa sviluppo di tumori solo nella retina e in pochi altri

tessuti ,Regolatore negativo di fattori trascrizionali ,Classico gatekeeper.Sindrome di Li-Fraumeni: Rare

famiglie mostrano una storia di cancri di differente tipo che colpiscono ad un’età prematura ,Per oltre il 70% è causata da mutazioni in TP53,P53 è una proteina che lega il DNA e scatena la risposta cellulare ai

danni al DNA,La sua inattivazione consente a cellule col DNA danneggiato di sopravvivere e proliferare. Neurofibromatosi di tipo 1: Disordine AD caratterizzato da neurofibromi multipli ,Il gene NF1 regola la

proliferazione di cellule neuronali,È un regolatore negativo dell’attività di Ras. Neurofibromatosi tipo

1:neurofibroma plessiforme (tumore benigno molto grande che si forma lungo il percorso di un grosso nervo).

Le terapie innovative per le malattie genetiche sono:farmacologiche,proteine,cellulari(cellule staminali),Dna(come farmaco).L’approccio della cura dipende dalla malattia e dall’organo interessato (es farmaci che riescono a passare la barriera ematoencefalica per arrivare al cervello).Attraverso dei farmaci è possibile correggere le mutazioni non senso (codone di stop si attiva troppo presto,la proteina è incompleta e spesso non funzionante).Gli amino glicosidi permettono l’inserimento di un aminoacido al livello di un codone di stop alterato che si presenta troppo preso,permette quindi di continuare la sintesi proteica fino al vero codone di stop.Trafroma la mutazione non senso in missenso che è meno grave.L’antibiotico gentramicina ha questo effetto.Le mutazioni di stop si indicano con X mentre le deiezioni con delta(Δ).La gentromicina è tossico e funziona ad alti dosaggi quindi è preferibile usare altri farmaci.Un altro farmaco ma meno tossico è il PTC 124 che corregge i codoni stop in primis il codone stop UGA.Gli sci operoni farmacologici intereagiscono con una proteina dopo che essa sia stata sintetizzata se è alterata la trasforma in una forma corretta.Se la proteina ha una conformazione corretta viene spedita se no viene riconosciuta e eliminata oppure la proteina sfugge al controllo e si accumula nella cellula portando a forte stress che attiva la morte cellulare.Gli sci operoni legano la proteina anomala al livello del reticolo endoplasmatico rugoso e le fa assumere una conformazione corretta (almeno parzialmente funzionante).Gli scioperoni aumentano l’attività enzimatica e la stabilità.Arrivata a destinazione della proteina gli scioperoni si staccano.Le proteina come farmaci sono molto utili per es nelle malattie lisosomiali.Gli enzimi lisosomici vengono anche secreti e scambiati tra le cellule,quindi l’enzima di cui si ha bisogno può essere sintetizzato artificialmente e iniettato periodicamente.La terapia enzimatica non funziona completamente perché non arriva al cervello a causa della barriera ematoencefalica,ad alcuni tessuti come retina e cartilagine non arriva molto sangue.La terapia ha un costo elevato e porta stress nei malati che devono iniettare periodicamente gli enzimi.Le cellule staminali sono cloni che proliferano e sono in grado di differenziarsi (sono totipotenti possono diventare qualsiasi linea cellulare).Le cellule staminali si trovano nell’embrione ma anche negli adulti.I vantaggi delle cellule staminali degli adulti sono che possono essere prese da più sistemi,vi è però una limitata potenza (pluripotenza le cellule non pososno differenziarsi in qualsiasi linea cellualare),ma sono cellule che proliferano facilmente.Es di cura delle cellule staminali è il trapianto di midollo osseo.La riprogrammazione è una metodica nella quale presa una cellule differenziata in laboratorio viene trattata con dei geni che la rendono una cellula staminale(pluripotente non toti).Le cellule diventano IPS(cellule indotte a pluripotenza),sono usate per capire le malattie,testare farmaci e ricostruire tessuti.Ci sono 2 problemi:non esistono procedure standard per uso clinico e vi è una limitazione nell’uso di oncogeni(le cellule tendono a dare tumori).Nel differenziamento diretto il fibroblasto diventa direttamente una cellula che desideriamo es un neurone senza diventare prima un IPS,però se abbiamo 100 fibroblasti avremo poi sono 100 neuroni,quindi anche se il rischio di tumore non c’è la produzione di nuove cellule è difficile.La terapia genica è il trattamento di malattie ereditarie utilizzando il DNA e RNA come farmaci.Vengono usati in due casi:iniettandolo nel paziente (in vivo)oppure le cellule dell’individuo vengono prelevate modificate e poi reintrodotte(ex vivo).I metodi per introdurre gli acidi nucleici sono:utilizzo di vettori virali e non(più sicuri ma meno efficienti).Il virus penetra nella cellula perché si lega a un recettore arriva al nucleo la struttura si dissemblae il DNA o RNA vene introdotto nel nucleo.La replicazione del virus è abolita sostituendo i geni virali con quelli terapeutici.Vengono usati retrovirus,adenovirus e virus adeno-associati.La mutazione può portare alla perdita o acquisizione di una funzione,nella perdita il virus introduce una copia corretta del gene e la proteina viene riprodotta correttamente,nell’acquisizione invece un virus trasporta delle molecole di RNA che si lega a quello mutato distruggendolo.