GENETICA 1 - MedWiki

GENETICA 1

ANATOMIA DEL GENOMA UMANO
Il genoma umano è formato da DNA a sequenza unica (46%), DNA ripetitivo
intersperso (45%) e DNA ripetitivo in tandem (detto anche satellite, 9%).
DNA A SEQUENZA UNICA
Il DNA a sequenza unica si trova:
• in esoni codificanti proteine, il 2%;
• in introni, 25%;
• in pseudogeni, 4%;
• in RNAtrascritti, come rRNA,tRNA, 2%;
• in sequenze extra e intrageniche, 12%;
• in sequenze extrageniche conservate, 1%.
In generale il DNA a sequenza unica è detto eucromatina.
DNA RIPETITIVO INTERSPERSO
E' costituito da:
• LINE, lunghe circa 6Kbasi, 20%;
• SINE, più corte, che comprendono anche le sequenze Alu (1 milione di copie
da 600Kbasi l'una che rappresentano il 10% del genoma), 13%;
• LTR solitari e retroelementi, che contengono solo geni per trasportare altrove
queste sequenze, 8%;
• trasposoni a DNA, 3%.
DNA RIPETITIVO IN TANDEM
E' costituito da:
• regioni centromeriche e pericentromeriche, 3%;
• telomeri e minisatelliti subtelomerici, 3%;
• short tandem repeats (microsatelliti), 3%.

PATOLOGIA MOLECOLARE DEL GENE
Una mutazione è il cambiamento di una sequenza normale di DNA.
Il genotipo è la costituzione genetica di un individuo; il fenotipo è rappresentato dalle
manifestazioni osservabili del genotipo.
Si chiamano polimorfismi i cambiamenti della sequenza del DNA privi di effetti
fenotipici; si presentano con una frequenza superiore all' 1%.
Se una variante si presenta in meno dell' 1% della popolazione, come per esempio
solo in una famiglia, è detta variante privata.
Lo studio delle mutazioni e dei loro effetti è ambito della patologia molecolare.
CLASSIFICAZIONE DELLE MUTAZIONI
Le mutazioni si possono classificare per l'ampiezza del difetto genico e per la
modalità di insorgenza.
Mutazioni che coinvolgono uno o pochi nucleotidi sono dette puntiformi.
Esistono poi mutazioni più complesse, quali le mutazioni dinamiche e le alterazioni
geniche strutturali.
MUTAZIONI PUNTIFORMI
La sostituzione di una purina con una purina (o tra due pirimidine) è detta
transizione; la sostituzione di una purina con una pirimidina e viceversa è detta
transversione.
Possiamo distinguere sei tipi di mutazioni puntiformi:
• mutazioni silenti, che non alterano la struttura aminoacidica o che riguardano
sequenze ESE (enhancers) o ESS (silencers), che vengono eliminate;
• mutazioni missenso, con un aminoacido che viene sostituito da un altro, che
può anche non essere patologica; diventa patogenetica se avviene in zone
conservate della proteina, o avviene tra aminoacidi che hanno caratteristiche
biochimiche diverse;
• delezioni/inserzioni in frame, che determinano la perdita o l'inserzione di un
nuovo aminoacido, con sequenza di lettura che resta invariata; un esempio è la
fibrosi cistica con ΔF508 sul gene CFTR;
• mutazioni non senso, con inserimento di un codone di stop;
• mutazioni frame-shift, con slittamento della chiave di lettura, con conseguente
instabilità dell'mRNA, sintesi di un polipeptide tronco o l'esclusione dell'esone
mutato;
• mutazioni di splicing, che riguardano sequenze che regolano lo splicing e che
causano ritenzione dell'introne, esclusione dell'esone, inclusione di parte
dell'introne o esclusione di parti dell'esone.
RIARRANGIAMENTI GENICI STRUTTURALI
Possiamo descrivere quattro tipi di mutazioni: delezioni/duplicazioni, inversioni,
conversioni geniche e trasposizione di elementi ripetuti.

DELEZIONI E DUPLICAZIONI
La presenza di sequenze ripetute può causare mutazioni attraverso errori nella
ricombinazione omologa (crossing over).
La presenza di geni con alto grado di omologia può determinare errori di
appaiamento e il verificarsi di crossing over ineguali, con delezioni su di un
cromosoma e duplicazioni sull'altro.
I riarrangiamenti genomici possono causare inattivazione di un gene per effetto di
posizione, anche a distanza da Kbasi dal gene imputato.
INVERSIONI
Le inversioni intrageniche avvengono per ripiegamento del DNA causato da
omologia di basi su due geni diversi e la successiva rottura e riparazione del DNA
con conseguente inversione di posizione dei geni. È un evento piuttosto raro.
Il 40% dei casi di emofilia A è data da un'inversione.
CONVERSIONI GENICHE
Le conversioni geniche sono trasferimenti non reciproci di tratti del DNA che
possono avvenire tra sequenze alleliche (conversione genica interallelica), o non
alleliche (conversione genica interlocus).
La sequenza che resta invariata è detta donatore, quella modificata è detta accettore.
MUTAZIONI DINAMICHE
Sono espansioni di brevi sequenze ripetute, o di CAG nella regione codificante di un
gene o in regioni non codificanti.
COME SI VERIFICANO LE MUTAZIONI
Le mutazioni possono verificarsi per cause extracellulari o per cause endogene.
Nel primo gruppo vi sono le radiazioni e diversi composti chimici; al secondo gruppo
appartengono depurinazione, deaminazione, errori di replicazione ed errori di
ricombinazione.
Quando la mutazione si verifica dopo il concepimento, solo una parte della
popolazione cellulare è affetta e parliamo di mosaicismo, che è detto germinale
quando riguarda cellule germinative, e somatico quando riguarda le cellule
somatiche. Solo il mosaicismo germinale può essere trasmesso alla prole.
EFFETTO DELLE MUTAZIONI SUL FENOTIPO
Esistono mutazioni che causano la perdita di una funzione e mutazioni che ne fanno
acquisire di nuove.
Quelle di perdita sono solitamente responsabili di fenotipi recessivi; sono dominanti
solo quando vi è aploinsufficienza o quando l'allele mutato interferisce con quello
normale (parliamo di effetto dominante negativo).
Quando le mutazioni riguardano più organi parliamo di effetti pleiotropici.

ANALISI MOLECOLARE DEGLI ACIDI NUCLEICI
Esistono due tipi di diagnosi molecolare genetica:
• la diagnosi molecolare diretta è eseguita direttamente sul DNA, RNA o
proteine del probando, ma può avvenire solo quando conosciamo il gene
malattia;
• la diagnosi molecolare indiretta, quando conosciamo soltanto il locus malattia
ed è condotta mediante studi di linkage utilizzando marcatori associati alla
malattia.
ESTRAZIONE DEGLI ACIDI NUCLEICI
I tipi cellulari più utilizzati sono i leucociti di sangue periferico, tessuti prelevati
tramite biopsia o colture cellulari.
Le cellule vengono lisate e sottoposte a trattamento proteolitico e poi il DNA viene
purificato e fatto precipitare in etanolo. Per estrarre l'RNA bisogna prima inattivare le
RNAasi.
Bisogna poi tagliare il DNA per ottenere le parti che ci interessano, tramite
trattamento con enzimi di restrizione.
ELETTROFORESI DEGLI ACIDI NUCLEICI
E' un metodo di separazione mediante migrazione. Si può fare su gel di agarosio o su
gel di poliacrilamide, per una risoluzione migliore.
Esiste anche un'elettroforesi capillare con DNA marcato fluorescente che ne permette
la rilevazione, con una sensibilità di 1bp.
BLOTTING
Il blotting è la procedura con cui si fissano gli acidi nucleici su una matrice solida,
come membrana di nitrocellulosa o nylon. Si parla di Southern Blot per il DNA,
Northern Blot per l'RNA e Western Blot per le proteine.
Il Southern Blot avviene dopo isolamento, purificazione, trattamento con enzimi di
restrizione e separazione elettroforetica del DNA con succesivo trasferimento su
nitrocellulosa; è importante che il DNA sia a singolo filamento per far avvenire
successive ibridazioni con sonde marcate.
Serve ad osservare mutazioni, polimorfismi e valutare difetti molecolari.
Il Northern Blot riguarda invece l'RNA, che dopo separazione e trasferimento su
nitrocellulosa è ibridato con una sonda marcata per evidenziare la sequenza di
interesse.
IBRIDAZIONE DEGLI ACIDI NUCLEICI
L'ibridazione è l'appaiamento di due molecole di DNA o RNA, con le due molecole
che possono essere nuovamente separate tramite denaturazione. Una sonda è una
molecola di DNA o RNA marcata; il marcatore è solitamente un 32 P (fosforo
radioattivo). Le sonde si suddividono in:
• sonde di cDNA, di DNA complementare all'RNA;
• sonde di DNA marcato;

• sonde oligonucleotidiche, prodotte sinteticamente;
• sonde di RNA marcato.
PCR – PRINCIPI DELLA METODICA
La reazione a catena della polimerasi, PCR, è una tecnica di amplificazione in vitro
di DNA a partire da un frammento conosciuto di DNA o RNA. Gli ingredienti sono
DNA, nucleotidi, primer e una DNApolimerasi termoresistente.
Si fa denaturare il DNA con le alte temperature e, al raffreddamento, l'aggancio dei
primer permette alla DNApol di sintetizzare nuovo DNA; questa operazione può
essere ripetuta più volte. Se abbiamo RNA di partenza basta aggiungere una
trascrittasi inversa, sempre con l'aggiunta di primer.
SCELTA DEI PRIMER
I primer sono oligonucleotidi di 15-30 basi; è importante che non abbiano sequenze
complementari tra di loro e che la temperatura di fusione sia simile.
Ai primer, in 5', possono essere inseriti siti di restrizione, sequenze promotore e
fluorocromi per permettere applicazioni dopo la PCR, che non alterino il prodotto.
PCR QUANTITATIVA
Per far indicare alla PCR un valore di tipo quantitativo possiamo marcare i primer
con sequenze fluorescenti: un Quencher che inattiva il Reporter se questi sono vicini.
Quando la sonda è intatta la CCD rivela solo la fluorescenza di Q; più avviene la
sintesi, più le sonde vengono tagliate, più aumenta la rivelazione della fluorescenza
del Reporter.
ANALISI DI MUTAZIONI NOTE
Sono disponibili diversi kit per la valutazione di mutazioni ricorrenti.
ANALISI DI RESTRIZIONE
Permette di osservare se vi è una mutazione utilizzando enzimi di restrizione. Se una
modificazione puntiforme altera un sito di restrizione, sottoponendo l'amplimero
all'enzima e poi eseguendo l'elettroforesi, possiamo osservare se è avvenuto o meno il
taglio enzimatico.
Se la mutazione non altera siti di restrizione, lo possiamo inserire artificialmente con
un primer e osservare poi in elettroforesi se è avvenuto o meno il taglio.
TECNICA ASO
Tecnica con sonde oligonucleotidiche allele-specifiche, per discriminare alleli che
differiscono anche di un solo nucleotide.
Si creano due sonde ASO, una normale e una complementare all'allele modificato che
ci aspettiamo. Facciamo ibridare le sonde con frammenti di DNA su membrana di
nitrocellulosa; se solo un nucleotide non è complementare, la sonda non si lega ed è
eliminata con i lavaggi.

TECNICA ARMS
Nella ARMS si usano due primer: uno normale e uno allele specifico con in 3' un
nucleotide complementare alla sequenza mutata del gene; sottoposta a PCR, si
amplifica solo il DNA con primer perfettamente complementare. Per osservare si
colora e si mette in elettroforesi su gel di agarosio.
TECNICA OLA
La OLA utilizza sonde fluorescenti specifiche per le mutazioni analizzate.
Si costruiscono due oligonucleotidi che differiscono nell'ultimo nucleotide e una
sonda a comune con fluorocromo, che dovrebbe legare uno dei due nucleotidi proprio
sul nucleotide che sospettiamo sia mutato. La ligasi lega i due frammenti durante la
PCR solo se avviene un appaiamento perfetto.
ANALISI DI MUTAZIONI SCONOSCIUTE
Alcune mutazioni genetiche sono private. Si usano eteroduplex, che si formano per
denaturazione e poi rinaturazione del DNA, osservando poi i profili anomali.
TECNICA DGGE
Sfrutta il fatto che la temperatura di denaturazione è caratteristica per ogni
frammento.
Dopo amplificazione in PCR il prodotto viene denaturato e poi rinaturato molto
lentamente, permettendo la formazione degli eteroduplex. I prodotti vengono
sottoposti a elettroforesi con un agente denaturante di formamide-urea: gli
eteroduplex sono più vulnerabili e la denaturazione parziale rallenta la corsa in
elettroforesi, dando quindi risultati diversi dai WT.
TECNICA SSCP
Si sfruttano i polimorfismi conformazionali del DNA a singolo filamento. Si
sottopone a PCR una sequenza, poi denaturata e rinaturata velocemente e
successivamente sottoposta ad elettroforesi.
Dato che il DNA a singola catena è capace di legami intramolecolari, anche la
modificazione di una sola base cambia la sua conformazione e quindi la corsa in
elettroforesi.
TECNICA dHPLC
E una cromatografia ionica che sfrutta, in condizioni di parziale denaturazione, la
diversa ritenzione del DNA in assenza/presenza di mutazioni. È simile alla DGGE,
ma è automatizzata.
Si riconosce un frammento con sostituzione per la presenza nel cromatogramma di
più di un picco di assorbimento.
SEQUENZIAMENTO DEL DNA
Dopo l'individuazione di una mutazione è comunque necessario sequenziare il DNA
per caratterizzarla molecolarmente.
È usato il metodo di Sanger con l'utilizzo di deossiribonucleotidi e

dideossiriboterminatori, nucleotidi senza l'OH in 3' che non permettono
l'avanzamento della sintesi e che sono colorati con un fluorocromo diverso per ogni
base.
La concentrazione di dideossi- e deossi- è tale che statisticamente la DNApol
produrrà una serie di frammenti che condividono la stessa estremità iniziale ma
ciascuno di essi sarà sfalsato di un nucleotide in posizione 3'.
I campioni vengono separati secondo la lunghezza in elettroforesi e raggiunto il
detector vengono rilevati e identificati con una CCD che ne riporta la grafica in un
elettroferogramma.
TECNICHE DI ANALISI DI RIARRANGIAMENTI GENOMICI
Quando ci sono riarrangiamenti genomici ci è molto utile la PCR, ma solo in
condizioni di omozigosi, poiché se utilizziamo primer sul tratto deleto, per esempio,
non avremo prodotti di amplificazione. Se il riarrangiamento è in eterozigosi abbiamo
bisogno di una PCR quantitativa.
TECNICHE PER ANALISI DI FRAMMENTI
Le analisi di ripetizioni di- e trinucleotidiche sono eseguite mediante sonde con
fluorocromi a monte e a valle della ripetizione. L'espansione è l'aumento di triplette
ripetute riscontrato in malattie dinamiche.
Possiamo usare la PCR con oligonucleotidi complementari per piccole espansioni,
oppure il Southern Blot.

CROMOSOMI UMANI
Ogni cromosoma contiene specifici geni in specifiche regioni denominate loci. Nel
loro insieme, i cromosomi costituiscono il cariotipo.
L'uomo ha 46 cromosomi, corredo diploide, costituito da 22 coppie di autosomi e due
cromosomi sessuali. Il maschio è emizigote.
Nei gameti il numero di cromosomi è aploide.
GRANDEZZA E MORFOLOGIA DEI CROMOSOMI UMANI
La morfologia è definita dalla posizione del centromero, che divide il cromosoma in
un braccio corto p (petit) e un braccio lungo q.
I cromosomi si dicono metacentrici quando il centromero è al centro,
submetacentrici quando le braccia lunghe sono più lunghe delle braccia corte e
acrocentrici quando il centromero è terminalizzato verso una estremità.
Il cromosoma oltre al centromero, costituito da DNA satellite che lega i microtubuli
durante mitosi e meiosi, presenta il telomero, che protegge le estremità dei
cromosomi dalla degradazione.
Nel cariogramma i cromosomi sono così riuniti:
• A, coppie 1-2-3 (grandi metacentrici);
• B, coppie 4 e 5 (grandi submetacentrici);
• C, coppie dal 6 al 12 e l'X (medi submetacentrici);
• D, coppie 13-14-15 (grandi acrocentrici);
• E, coppie 16-17-18 (piccoli submetacentrici);
• F, coppie 19 e 20 (piccoli metacentrici);
• G, coppie 21 e 22 (piccoli acrocentrici);
• il cromosoma Y.
Il cariotipo normale è 46, XY (o 46, XX).
CELLULE USATE PER L'ANALISI DEL CARIOTIPO
Si può ricorrere a qualsiasi cellula, l'importante è che sia in mitosi. In genere si
ricorre alle cellule del sangue periferico, ai fibroblasti cutanei in caso di mosaicismo
e su amniociti per la diagnosi cromosomica prenatale.
BANDEGGIO CROMOSOMICO
Si definisce eterocromatina la cromatina addensata e formata da sequenze ripetute e
inattive trascrizionalmente.
Si definisce eucromatina quella formata da sequenze specifiche, trascrizionalmente
attive.
Sui satelliti dei cromosomi 13-14-15-21-22 ci sono le NOR, regioni di organizzazione
nucleolare.
Il bandeggio G (Giemsa) è specifico per l'eucromatina e determina la scomposizione
del cromosoma in bande chiare e scure.
Il bandeggio R (reverse) colora in modo complementare al bandeggio Giemsa.
Il bandeggio Q, oltre ad essere sovrapponibile con il G, colora selettivamente il
braccio lungo del cromosoma Y.

Il bandeggio C è specifico per l'eterocromatina centromerica e pericentromerica.
La colorazione NOR colora i satelliti dei cromosomi acrocentrici.
Ogni banda è definita da un numero crescente da centromero a telomero e ogni
regione è definita da un doppio ordine di numeri (esempio 22q11.2).
CITOGENETICA MOLECOLARE
Serve ad esplorare difetti, anche di grandezze minori di 4Mbasi.
IBRIDAZIONE IN SITU FLUORESCENTE (FISH)
L'ibridazione in situ fluorescente (FISH) utilizza sonde marcate che vengono fatte
ibridare con il DNA cromosomico; se l'ibridazione avviene, la sonda rivela un
segnale fluorescente e non ci sono quindi mutazioni; in caso contrario, non
avvertiamo nessun segnale fluorescente.
Le sonde vengono solitamente marcate con biotina e riconosciute da avidina
fluorescinata.
Le sonde molecolari in analisi sono di solito α-satelliti centromeriche, painting
cromosoma-specifiche o locus specifiche.
La FISH esplora anomalie quantitative tra 40Kbasi e 4Mbasi.
CGH-MICROARRAY
Ibridiamo il DNA del soggetto e un DNA di controllo, entrambi marcati e disposti sul
vetrino di una macchina.
Se i DNA sono equimolecolari, non si apprezzano differenze di ibridazione; se invece
il segnale di ibridazione è a favore del DNA di controllo, avremo una microdelezione,
se è a favore del DNA testato saremo in presenza di una microduplicazione.
POLIMORFISMI CROMOSOMICI
I polimorfismi cromosomici possono avere origine meiotica, prezigotica, oppure
mitotica, postzigotica. Non sono associati a un fenotipo patologico.
VARIAZIONI DEI SATELLITI DEI CROMOSOMI ACROCENTRICI
Si presentano in assenza dei satelliti, o con espansione del DNA satellitare o, ancora,
con espansione della NOR.
Tali polimorfismi si evidenziano con la colorazione NOR, con il bandeggio C o con
la FISH.
VARIAZIONI DELL'ETEROCROMATINA PERICENTROMERICA
Sono variazioni di grandezza o inversioni; sono più frequenti sui cromosomi 1-9-16.
Si riconoscono con il bandeggio C.
VARIAZIONI DI GRANDEZZA DEL q DEL CROMOSOMA Y
E' molto frequente. Si riconosce con il bandeggio Q, ma anche con il C.
SITI FRAGILI
Sono regioni cromosomiche non colorate; sono distinti in rari e comuni.

I siti fragili sono zone di replicazione tardiva del DNA. Sono da considerare loci
suscettibili a riarrangiamenti e in alcuni casi causano neoplasie.
L'unica regione che da realmente origine ad una sindrome è la Xq27, associata alla
sindrome dell'X-fragile.
POLIMORFISMI EUCROMATICI
Riguardano zone trascrizionalmente attive, ma non sono mai stati associati a sindromi
costituzionali.

EREDITARIETA' MENDELIANA
Si distinguono diversi tipi di ereditarietà:
• ereditarietà mendeliana classica, che dipende da singoli geni;
• ereditarietà mendeliana instabile, con geni che tendono a mutare nel corso
delle generazioni;
• ereditarietà mendeliana con effetto parentale, con geni che variano la loro
espressione a seconda che vengano trasmessi dal padre o dalla madre;
• ereditarietà multifattoriale, che dipende da molti geni (altezza, psicosi
maggiori, predisposizione alle malattie);
• ereditarietà mitocondriale, controllata dai geni dei mitocondri, con ereditarietà
matrilineare.
EREDITARIETA' MENDELIANA CLASSICA
L'allele è la forma alternativa di uno stesso gene; un singolo individuo non può avere
più di due alleli al medesimo locus.
Il locus è il luogo fisico di un cromosoma nel quale si trova un determinato gene.
L'omozigosi è la presenza di due alleli identici al medesimo locus.
L'eterozigosi è la presenza di due alleli diversi nel medesimo locus.
La dominanza è la prevalenza di un allele sull'altro, con conseguente fenotipo
dominante.
La recessività è un allele che esprime il proprio carattere solo in condizioni di
omozigosi.
Il genotipo è la costituzione genica di un individuo a un determinato locus.
Il fenotipo è il carattere corrispondente a un determinato genotipo.
La penetranza è la proprietà dei caratteri dominanti, definita quantitativamente dalla
proporzione dei portatori di un gene mutante che effettivamente esprimono il fenotipo
corrispondente.
L'espressività è il grado di manifestazione nel singolo individuo del fenotipo
corrispondente a un dato gene.
La legge della dominanza e della recessività o prima legge di Mendel riguarda un
singolo gene, mentre la seconda legge o della segregazione indipendente dei caratteri
riguarda geni su due loci diversi su due cromosomi o comunque molto lontani tra loro
in modo tale che non si possano verificare fenomeni di linkage.
EREDITARIETA' AUTOSOMICA DOMINANTE
L'ereditarietà autosomica dominante fa si che sia presente il fenotipo patologico in
caso di eterozigosi del gene malattia.
A volte però, anche se in eterozigosi, la patologia non si manifesta: parliamo allora di
difetto di penetranza.
Quando, invece, in alcuni individui il difetto è più grave, mentre in altri è più lieve
parliamo di espressività variabile del gene.
Parliamo di semidominanza quando il fenotipo in omozigosi è più grave di quello in
eterozigosi.

ETEDITARIETA' AUTOSOMICA RECESIVA
E' tipica di quei caratteri che si esprimono fenotipicamente solo quando il genotipo è
omozigote per il gene che controlla quel carattere.
Si parla di pseudodominanza quando si verifica un incrocio tra un affetto ed un
portatore, fatto che porta il rischio di avere un figlio malato al 50% (come se fosse
dominante).
Si parla di complementazione genica quando la trasmissione della malattia dipende
dall'eterogeneità genica della malattia (il sordomutismo può essere causato da difetti
in geni diversi che presentano poi però lo stesso fenotipo patologico; allora se si
incrociano due sordomuti a causa di due geni mutati diversi, tutti i figli saranno sani).
EREDITARIETA' X-LINKED
E' generalmente recessiva nella donna; infatti la donna compensa l'Xmutato con
l'altro X (lyonizzazione), mentre nell'uomo un genotipo XmY porta ad un fenotipo
sempre patologico.
Le donne per essere affette devo avere genotipo XmXm, condizione attuabile solo
tramite incrocio tra un maschio affetto e una donna portatrice.

MECCANISMI ATIPICI DI EREDITARIETA'
EREDITARIETA' DIGENICA
Il fenotipo dipende da alleli mutanti in due diversi loci. Si può suddividere in due
categorie:
• ereditarietà digenica con effetto sinergico, quando per la comparsa di un
fenotipo patologico c'è bisogno di mutazioni in due geni coinvolti, mentre una
sola mutazione non determina tale effetto;
• ereditarietà digenica con effetto additivo, quando la mutazione del primo gene
è sufficiente a determinare il fenotipo, ma una mutazione nel secondo rende più
gravi le manifestazioni cliniche, oppure le modifica.
INFLUENZA ISOALLELICA
Alcuni isoalleli selvatici possono determinare ridotta penetranza, annullando l'allele
mutante.
EFFETTI FENOTIPICI INATTESI
La modificazione di un allele può portare si ad un fenotipo patologico, ma può allo
stesso tempo anche annullare l'effetto di un allele mutato su un altro locus.
EREDITARIETA' PARADOSSA
Alcune malattie autosomiche dominanti, in caso di matrimonio tra consanguinei,
portate ad omozigosi, non presentano più fenotipo patologico.
DISTORSIONE DELLA SEGREGAZIONE
E' un eccesso di trasmissione alla prole (positivo e negativo) di un fenotipo
patologico da parte di un genitore affetto; potrebbe essere spiegato da vantaggi
selettivi di certi alleli nella spermatogenesi.
ANTICIPAZIONE GENICA
Tendenza di alcune malattie a manifestarsi in maniera più grave e precoce nelle
generazioni successive.
EREDITARIETA' MITOCONDRIALE
Le mutazioni di geni mitocondriali vengono trasmesse in maniera matrilineare.
Solitamente siamo in una condizione di eteroplasmia, in cui mitocondri con geni
mutati coesistono con quelli normali in diverse percentuali nei diversi tessuti senza
un fenotipo patologico; ciò accade fino ad un certo valore soglia, che scatena la
patogenicità, fino ad arrivare ad una condizione di omoplasmia.
IMPRINTING GENOMICO
Fenomeno secondo il quale alcuni geni vengono espressi a seconda della loro origine
parentale; l'allele viene inattivato attraverso metilazione durante la gametogenesi.

ORDINE DEI GENI SUI CROMOSOMI
GAMETI PARENTALI E RICOMBINANTI
I gameti che hanno le combinazioni trasmesse dai genitori sono definiti non
ricombinanti o parentali (su due loci di cromosomi diversi); gli alleli rimescolati
sono detti ricombinanti, o sintenici se i loci si trovano sullo stesso cromosoma.
La probabilità che avvenga un crossing-over dipende dalla distanza dei loci; se i due
loci sono molto distanziati, questi posso segregare in maniera indipendente.
MAPPAGGIO GENICO
La localizzazione di un gene è detta mappaggio genico.
È un processo a cui si può arrivare tramiti l'analisi di linkage, che fornisce una stima
delle distanze tra i geni tramite lo studio della frequenza di ricombinazione.
MARCATORI GENETICI
Un marcatore genetico è un carattere che è polimorfico (ha almeno due alleli
alternativi), è facile da identificare e segrega in maniera mendeliana.
Attualmente si usano:
• i polimorfismi di lunghezza dei frammenti di restrizione (RFLP), che sfruttano i
due alleli di cui dispongono alcune sequenze del genoma corrispondenti a siti
di restrizione;
• i polimorfismi di lunghezza di sequenze semplici, costituiti da ripetizioni in
tandem di sequenze che si presentano in maniera multiallelica; si dividono in
minisatelliti (VNTR) di 15-25 nucleotidi, e microsatelliti (STR) di massimo 4
nucleotidi ripetuti in 3 copie; sono i più utilizzati perchè sono i più diffusi nel
genoma;
• i polimorfismi del singolo nucleotide (SNP), biallelici ma più numerosi dei
RFLP; sfruttano differenze di una singola base.
ANALISI DI LINKAGE A DUE PUNTI
Dato che due cromosomi omologhi segregano separatamente alla meiosi, se
consideriamo due loci polimorfici su due cromosomi, un particolare allele di un locus
ha il 50% di probabilità di segregare assieme ad un allele del secondo locus.
Se invece i loci sono sullo stesso cromosoma, più sono distanti e più è facile che un
crossing over li separi: la frequenza di ricombinazione θ è la probabilità che avvenga
un evento di ricombinazione tra due loci sullo stesso cromosoma.
Theta si calcola tramite il rapporto tra il numero dei soggetti ricombinanti e il numero
totale dei figli. Si parla di assortimento indipendente quando questo valore è 0,5. Per
loci molto vicini, theta tende a zero.
Il centimorgan è la lunghezza genetica in cui si osserva, in media, una frequenza di
ricombinazione pari all'1%.
La likelihood è una funzione che descrive una theta in relazione al numero di
ricombinazioni osservate. Per aumentare la significatività statistica si usa però la
likelihood ratio.

Nella pratica però si usa il LODscore.
Quando il LOD è maggiore o uguale a 3, sappiamo che due loci sono in linkage. Se
minore di -2 sappiamo che i due loci non sono in linkage; un LODscore compreso tra
-2 e 3 non ci fa escludere, ne negare, una possibilità di linkage.
MAPPAGGIO DI GENI MALATTIA CON ANALISI DI LINKAGE
Per localizzare il gene malattia si procede con una analisi di linkage a due punti
considerando il locus malattia e una serie di loci marcatori e ne si esamina la
segregazione.
L' aplotipo è l'ordine degli alleli sui rispettivi cromosomi omologhi.
Il linkage disequilibrium è una deviazione delle frequenze aplotipiche ed è
determinato dalla vicinanza dei loci e dalla loro tendenza ad essere trasmessi in
blocco.
Studiare il Linkage sul libro e seguire le lezioni per le formule e per maggiori chiarimenti.

SINDROMI CROMOSOMICHE E DISORDINI GENOMICI
Il corredo cromosomico di un gamete umano è aploide (n), mentre è diploide quello
delle cellule somatiche (2n).
Si definisce euploidia un numero di cromosomi pari ad un multiplo di n e può essere
patologico o fisiologico. L'aneuploidia indica una situazione in cui non si verifica
euploidia.
Si considera una sindrome ogni volta che una regione cromosomica non sia presente
in duplice copia.
ANOMALIE CROMOSOMICHE
Sono distinte in anomalie di numero e anomalie di struttura. Si distinguono inoltre le
anomalie cromosomiche bilanciate, come traslocazioni reciproche e inversioni, dove
la quantità di materiale cromosomico resta inalterato, da quelle sbilanciate, che
portano invece ad un fenotipo patologico.
Le anomalie cromosomiche bilanciate sono rilevanti, però, nel rischio riproduttivo
perchè possono causare la formazione di gameti sbilanciati.
ANOMALIE DI NUMERO
Abbiamo la poliploidia, la monosomia, la trisomia, la tetrasomia. Si può avere anche
un mosaicismo e cioè la presenza di linee cellulari con cariotipo normale e altre linee
che presentano una anomalia di numero.
POLIPLOIDIA
Le poliploidie si distinguono in:
• triploidia, con corredo 3n e 69 cromosomi, non compatibile con la vita (15% di
aborti cromosomici) che può derivare da un doppio contributo paterno
(diandria) o doppio contributo materno;
• tetraploidia, con corredo 4n e 92 cromosomi, sempre incompatibile con la vita
(4% degli aborti cromosomici).
MONOSOMIA
Le monosomie non in mosaico non sono compatibili con la vita, tranne che per la
monosomia del cromosoma X (sindrome di Turner).
TRISOMIE AUTOSOMICHE
Le uniche trisomie compatibili con la vita sono la 21, la 18 e la 13.
TRISOMIA 21
E' clinicamente associata alla sindrome di Down.
Ha una incidenza media di 1:750, ma aumenta con l'età della madre, fino a 1:25 se la
madre ha oltre 45 anni.
Nel 95% dei casi è dovuta ad una non disgiunzione nella meiosi I materna, e in
questo caso è detta libera e presenta cariotipo 47, XY (o XX).
Nel 2% dei casi è invece dovuta ad una traslocazione robertsoniana sbilanciata de

novo, tra un cromosoma 21 e un cromosoma acrocentrico, solitamente il 14.
Nel 2% dei casi sono la madre o il padre ad avere una traslocazione bilanciata
t(14:21) con rischio 14% se è la madre e 2% se è il padre ad avere questa
traslocazione.
Se uno dei due genitori avesse una traslocazione sbilanciata t(21:21) la ricorrenza
sarebbe del 100% poiché nella meiosi si possono formare gameti o disomici (Down)
o nullisomici (aborto).
Solo il 20% dei concepimenti con trisomia 21 arriva a termine di gravidanza, e
nell'1-2% dei casi la sindrome è associata a mosaicismo.
I segni clinici sono ipotonia, cardiopatie congenite, atresie duodenali ed evidente
ritardo mentale; fisicamente abbiamo un aspetto peculiare del volto (mongoloidismo),
lingua grossa, padiglioni auricolari piccoli, clinodattilia del V dito e linea palmare
trasversa unica.
Si possono avere aumenti della probabilità di insorgenza dell'Alzheimer, delle
leucemie e di tumori testicolari.
TRISOMIA 18
Causa la sindrome di Edwards, ha incidenza di 1:7000 nati vivi ed è data da non
disgiunzione meiotica dovuta all'età materna. Si presenta con ritardo di crescita,
microcefalia, ritardo psicomotorio grave; fisicamente abbiamo orecchie a basso
impianto,naso sottile, tipico atteggiamento delle mani strette a pugno con II dito sul
III e il V sul IV, e piede a piccozza.
Solitamente il bambino non raggiunge il primo anno di vita. Il 95% viene abortito
precocemente.
TRISOMIA 13
E' associata alla sindrome di Patau, molto grave, ma con incidenza 1:10000. I segni
clinici sono la labiopalatoschisi, oloprosencefalia, polidattilia, anomalie scheletriche,
convulsioni e malformazioni agli organi interni. La sopravvivenza è limitata al primo
anno di vita.
Nel 10% dei casi è dovuta a traslocazione robertsoniana t(13:14) che può essere
de novo o ereditata da uno dei due genitori che la presentava bilanciata.
TRISOMIE AUTOSOMICHE IN MOSAICO
Le altre trisomie si trovano solo sotto forma di mosaicismi; avendo ampia variabilità
fenotipica, la diagnosi può sfuggire.
TRISOMIA 8 COSTITUZIONALE IN MOSAICO
E' la sindrome di Warkany, con incidenza 1:30000. In alcuni casi il mosaicismo è nei
linfociti, oppure si può trovare nei fibroblasti.
In generale i segni clinici sono ritardo mentale, scoliosi, ipotrofia dei muscoli,
anomalie costo-vertebrali, cardiopatie e anomalie renali. Fisicamente osserviamo
piede torto, volto allungato, fronte prominente, padiglioni ampi e solchi profondi in
mani e piedi.
Il mosaicismo ha origine post zigotica, per non disgiunzione mitotica.

ANOMALIE DI STRUTTURA
Le anomalie di struttura possono essere bilanciate o sbilanciate.
Le anomalie bilanciate possono essere traslocazioni reciproche, robertsoniane,
inversioni pericentriche e paracentriche o inserzioni.
Le anomalie sbilanciate sono le delezioni parziali, le duplicazioni parziali, i
cromosomi ad anello, gli isocromosomi e i cromosomi derivativi.
TRASLOCAZIONI RECIPROCHE BILANCIATE
Le traslocazioni reciproche bilanciate originano da scambi di segmenti cromosomici
tra due cromosomi non omologhi con la successiva trasformazione dei due in
cromosomi derivativi. Usualmente il fenotipo non è patologico poiché la quantità di
materiale è invariata.
A volte si può però avere un fenotipo patologico come malattia monogenica o con
associazione ad una sindrome.
Nella malattia monogenica, uno dei punti di rottura ha inattivato in gene trascritto; un
esempio è la neurofibromatosi.
Nel caso di associazione con una sindrome la traslocazione è solo apparentemente
bilanciata; l'osservazione con la FISH o con microarray-CGH possono portare ad una
corretta diagnosi.
Solitamente nell'uomo le traslocazioni sono causa di infertilità poiché c'è morte dei
gameti durante la meiosi. Portano anche ad abortività ricorrente e a figli che nascono
con uno sbilanciamento cromosomico causato da errori durante il crossing over.
La frequenza delle traslocazioni reciproche bilanciate e di 1:750 e del 3-5% nelle
coppie che hanno avuto un aborto.
TRASLOCAZIONE ROBERTSONIANA
E' la fusione, a livello del centromero, di due cromosomi acrocentrici, che porta alla
formazione di un unico cromosoma con braccia lunghe e apparente perdita di una
unità.
Porta ad un aumento nel rischio di concepire figli con trisomie e, a volte, causano
oligospermia nel maschio.
DELEZIONI PARZIALI
Le delezioni parziali possono essere terminali o interstiziali.
L'estensione della delezione è molto variabile così come il fenotipo clinico associato,
causate da aploinsufficienza. Sono il più delle volte eventi de novo, su cromosomi di
origine solitamente paterna.
DELEZIONE PARZIALE 4p
E' associata alla sindrome di Wolf-Hirshhorn che ha incidenza 1:50000 nati vivi.
È meglio diagnosticabile con la FISH poiché può anche essere associata a
traslocazione con conseguente parziale trisomia del cromosoma donatore
(con 7-8-10-11). L'80% ha derivazione paterna, solo il 20% materna.
La regione più interessata è quella appena subtelomerica. La sindrome si presenta con
tipico profilo ad elmetto greco del volto e occhi molto grandi; c'è ritardo di crescita,

itardo psicomotorio e convulsioni. Poi il fenotipo patologico varia a seconda
dell'estensione della delezione.
DELEZIONE PARZIALE 5p
E' associata alla sindrome cri du chat, con incidenza 1:40000. I segni clinici sono il
pianto tipico, microcefalia, ritardi di crescita, cardiopatie; il ritardo mentale è grave.
Le delezioni si originano de novo sul cromosoma di origine paterna oppure a causa
di traslocazioni bilanciate nei genitori.
CROMOSOMI DERIVATIVI
Derivano dalla fusione di un cromosoma parzialmente deleto e un extrasegmento di
un cromosoma diverso. Solitamente il fenotipo della delezione parziale prevale su
quello della duplicazione parziale.
CROMOSOMI MARCATORI
Si intende un cromosoma piccolo soprannumerario, dotato di proprio centromero.
L'incidenza è di 1:1000 nati vivi. Derivano il più delle volte da un cromosoma
acrocentrico, solitamente il 15.
Il fenotipo clinico è specifico, con ritardo mentale e anomalie fisiche.
INV/DUP (15)
I marcatori derivati da una duplicazione invertita del cromosoma 15 con inclusa la
regione Prader-Willi / Angelman portano ritardo psicomotorio ed epilessia.
TETRASOMIA 12p IN MOSAICO
E' causata dalla presenza di un isocromosoma per le braccia corte del cromosoma 12
e determina la sindrome di Pallister-Killian; il mosaicismo è limitato ai fibroblasti.
Il fenotipo è capelli radi, occhi piccoli, bocca grande, macroglossia, mandibola
prominente; il ritardo psicomotorio è variabile.
TETRASOMIA 18p
Porta ad un ritardo mentale medio-grave, volto squadrato, bocca piccola, prominenza
della mandibola e bassa statura.
INV/DUP 22
Nella metà dei casi determina la sindrome degli occhi di gatto, per fessurazione
dell'iride (coloboma); implica ritardo di crescita, anomalie renali, anali e vertebrali.
CROMOSOMI AD ANELLO (RING)
Sono il 13% dei marcatori e le correlazioni genotipo-fenotipo sono incerte, poiché
dipende dalla presenza o meno di regioni cromosomiche trascrizionalmente attive. In
genere il rischio del ritardo psicomotorio è del 60%.

DISORDINI GENOMICI
Riarrangiamenti strutturali di regioni cromosomiche. Sono causati da specifici
meccanismi.
DUPLICONI
Sono blocchi di poche sequenze ripetute, grandi un centinaio di Kbasi, interspersi in
tutto il genoma, ma localizzati comunque in regioni specifiche. Contengono
pseudogeni e geni che riguardano maggiormente le relazioni intercellulari.
Dato che hanno alta omologia reciproca, posso avvenire errori durante il crossing
over, causando inversioni, traslocazioni, cromosomi marcatori, duplicazioni e
delezioni.
SINDROMI DA MICRODELEZIONE
Sono delezioni che includono poche megabasi e quindi sono diagnosticabili tramite
array-CGH e FISH.
Il DNA genomico deleto è fiancheggiato da dupliconi, oppure può essere causato da
mutazioni puntiformi o delezione di un singolo gene.
SINDROME DI GEORGE
E' dovuta a microdelezione del 22p11.2. Ha frequenza di 1:5000 nati vivi. Il fenotipo
è correlato all'entità della delezione; solitamente porta a cardiopatie, insufficienza
velo-faringea, difficoltà di apprendimento, ritardo di crescita e deficit nell'immunità
cellulo-mediata.
SINDROME DA MICRODELEZIONE 22q13
Nei pressi del telomero. Causa ritardo mentale grave e compromissione del
linguaggio.
SINDROME DI WILLIAMS-BEUREN
Incidenza 1:15000 con microdelezione 7q11.13, con implicato il gene per l'elastina.
Infatti causa anomalie cardiovascolari (stenosi aortica), ritardo mentale. La
personalità dell'individuo è peculiare, con linguaggio fluido e alta capacità
mnemonica. Il volto è caratteristico.
SINDROME DI SMITH-MAGENIS
Microdelezione di 3,5 Mbasi sul cromosoma 17p11.2 con anomalie comportamentali
come l'aggressività e disturbi del sonno.
SINDROME DI MILLER-DIEKER
E' causata dalla delezione della regione 17p13.3 e causa lissencefalia (corteccia
cerebrale prima di circonvoluzioni).
RIARRANGIAMENTI SUBTELOMERICI
Le regioni subtelomeriche rappresentano il passaggio dai telomeri ai geni del
cromosoma; il telomero è formato da una regione distale TAR di DNA ripetitivo, una

media costituita da sequenza TTAGGG ripetuta e da una TAR prossimale, ripetitiva
anch'essa ma specifica per ogni cromosoma.
Questa struttura rende le regioni subtelomeriche suscettibili di interscambi, che
possono avere effetti deleteri.
Infatti può portare alla perdita del telomero, cosa che da reazioni diverse:
• la ricostruzione tramite la telomerasi;
• tentativo di stabilizzare il cromosoma tramite acquisizione telomerica
(telomere capture) con la conseguente formazione di cromosomi derivativi e
quindi con la comparsa di trisomie parziali.
TECNICHE DIAGNOSTICHE
Può essere utilizzata l'analisi di segregazione di marcatori microsatellite, la MLPA, o
(molto meglio) la FISH.
RIARRANGIAMENTI SUBTELOMERICI E RITARDO MENTALE
I riarrangiamenti subtelomerici portano al 6% di tutti i ritardi mentali, anomalie
fisiche, anomalie facciali e di mani e piedi. I riarrangiamenti possono essere de novo
o causate da traslocazione bilanciata parentale.
DELEZIONE 1p36
Incidenza 1:5000 associata a ritardo mentale, ipotonia, eccesso di peso, bassa statura,
anomalie cardiovascolari; il viso è tipico.
ANOMALIE DEI CROMOSOMI SESSUALI
Le anomalie dei gonosomi possono essere di numero o di struttura. Si associano
solitamente solo a disturbi della fertilità.
SINDROME DI KLINEFELTER
Il cariotipo è 47, XXY, con incidenza 1:1000.
Il fenotipo fisico e i genitali esterni sono maschili, ma vi è infertilità, ginecomastia,
rarità della barba, alta statura; ritardo mentale raramente presente.
FEMMINE TRIPLO X
Incidenza 1:1000. Possono presentarsi oligomenorrea, menopausa precoce e difficoltà
nel concepimento.
SINDROME DI TURNER
Ha una frequenza alla nascita di 1:7500 per alta probabilità di aborto (99%).
Bassa statura, infantilismo dei caratteri sessuali, amenorrea primaria, pterygium colli,
anomalia scheletriche, 20% di cardiopatie congenite e anomalie renali.
Si possono avere buoni risultati somministrando GH.
La metà delle pazienti ha cariotipo [45,X], ma si può avere anche [46i(Xq)X], oppure
[46,Xdel(Xp)] o un mosaicismo.

MASCHI 47, XYY
Ha una frequenza di 1:1000, è per lo più innocua sul piano clinico. Raramente
abbiamo alta statura e ritardo psicomotorio lieve.
DELEZIONE Xq
Le delezioni parziali dell'Xq sono associabili ad un fenotipo molto variabile.
Menopausa precoce isolata, raramente ritardo mentale, solo quando la delezione
riguarda il centro di inattivazione della X (gene XIST); questo accade per effetto
della lyonizzazione.

MALATTIE DA MUTAZIONI DINAMICHE
Sono caratterizzate da instabilità di una breve sequenza di DNA altamente ripetitiva
detta SRS, STR o sequenza microsatellite.
È l'espansione di questa sequenza a creare il fenotipo patologico.
MECCANISMI DI ESPANSIONE
Le patologie sono dovute ad una notevole instabilità meiotica e mitotica delle STR.
CLASSIFICAZIONE DELLE PATOLOGIE
La classe A è composta da espansioni massive in sequenze non codificanti, vi
appartengono la sindrome dell'X-fragile, la distrofia miotonica e l'atassia di Friedrich.
La classe B è composta da espansioni limitate di triplette CAG nella porzione
codificante che provoca la traduzione di proteine con lunghi tratti di glutammine
aggiuntive; ne fanno parte le atassie spino-cerebellari e la malattia di Huntington.
La classe C è caratterizzata dall'amplificazione di triplette CGN codificanti per tratti
di polialanine; ne fanno parte la distrofia muscolare oculo-faringea e la sindrome da
ipoventilazione congenita centrale (maledizione di Ondina).

MALATTIE DA DIFETTI DELL'IMPRINTING GENOMICO
L'imprinting genomico è la diversa espressione di un allele a seconda della sua
origine parentale.
I meccanismi che possono produrre fenotipo patologico sono:
• mutazione dell'allele parentale espresso;
• duplicazione della regione genomica;
• disomia uniparentale del cromosoma o della regione;
• delezione del centro regolatore dell'imprinting con alterazione della
metilazione dei geni imprinted;
• delezione della regione genomica.
Sapere il motivo della patologia permette di capire quale può essere l'incidenza nella
prole.
SINDROME DI ANGELMAN
Ci sono cinque diverse alterazioni a carico della regione 15q11-q13, ma il comune
denominatore è che manca il contributo materno della regione; per il 70% dei casi è
dovuto a microdelezione di questa regione. L'incidenza è di 1:15000.
Il fenotipo è caratterizzato da ritardo psicomotorio grave, assenza del linguaggio e
disturbi dell'equilibrio.
SINDROME DI PRADER-WILLI
Ha incidenza 1:10000. Per la maggior parte dei casi è causata da una microdelezione
della regione 15q11-q13 sul cromosoma di origine paterna, e per il 20% da una
disomia uniparentale materna; può anche esserci un difetto dell'imprinting, causato
dalla delezione del centro dell'imprinting.
È caratterizzata da ritardo psicomotorio lieve, obesità, bassa statura, ipogonadismo,
ipotonia pre- e neonatale. Dopo che nel primo anno di vita vi è assenza di appetito,
compare un appetito incontrollabile per eccesso di GH-renina nel sangue.
Queste dispense non vogliono sostituire il libro di Genetica né le lezioni.