Cromosomi mitotici - Bgbunict.it

MUTAZIONI CROMOSOMICHE

I
Cromosomi
1400 nm

Cromosoma
mitotico
Eliminazione
degli istoni
DNA
Proteine istoniche
Proteine non istoniche
(RNA)
Matrice proteica
DNA con domini ad anse

Funzioni biologiche dei cromosomi
Perpetuare il materiale genetico
durante lo sviluppo di un individuo
corretta replicazione
corretta suddivisione tra le cellule figlie
Rimescolare il materiale genetico tra
generazioni successive
ricombinazione meiotica
segregazione degli omologhi

Elementi essenziali di un cromosoma
telomero
struttura
n°/crom.
funzione
origine di
replicazione
centromero 1 corretta divisione
cellulare
stabilizzazione della
telomero 2 funzionalità e della
lunghezza del cromosoma
origine di
replicazione
centromero
origine di
replicazione
Origine
di molte corretta replicazione del DNA
replicazione
origine di
replicazione
telomero

Centromero
Consente la corretta segregazione dei cromosomi
durante la mitosi e la meiosi
Il centromero appare come una costrizione in un
unico punto lungo il cromosoma.
Per ogni cromosoma il centromero é sempre nella
stessa posizione.
Nella maggior parte degli eucarioti ad ogni
centromero si attaccano molte fibre del fuso.
Nel lievito S. cerevisiae ad ogni centromero si
attacca una sola fibra del fuso.
Se il centromero é assente il cromosoma non può attaccarsi al
fuso e può solo migrare casualmente durante la divisione cellulare

Telomeri
Strutture specializzate che si trovano all'estremità dei cromosomi lineari
Permettono la replicazione completa del cromosoma
Impediscono l'accorciamento progressivo dei cromosomi
Il cromosoma senza telomeri é:
instabile: degradato dalle esonucleasi
altamente reattivo: tende ad appiccicarsi su altri cromosomi
interagisce rapidamente con altre strutture cellulari tra cui i cromosomi
tali interazioni determinano la formazioni di strutture aberranti che non
possono essere correttamente distribuite dal fuso mitotico

Origini di replicazione
Sequenze specifiche associate al punto di
inizio della sintesi del DNA
Sono riconosciute da proteine che legano e
destabilizzano il DNA
La destabilizzazione apre il DNA in
corrispondenza dell'origine di replicazione

Metodi di studio dei cromosomi
Cromosomi mitotici
Cromosomi interfasici

Preparazione dei
cromosomi metafasici
• I cromosomi metafasici si preparano da
cellule in divisione
–Sangue (linfociti)
–Amniociti
–Fibroblasti
–Ecc.

La Mitosi
Cromatidi fratelli

Preparazione dei cromosomi
• Da linfociti
metafasici
– Mettere pochi ml di sangue in terreno di coltura
• Terreno di coltura:
– Acqua
– Sali inorganici
– Tampone a pH 7.0
– Vitamine
– Aminoacidi
– Nucleotidi
– Siero bovino
– Phytohaemagglutinina (PHA)
Dopo 72 ore (3 gg) di incubazione a 37°C si aggiunge al
terreno di coltura “COLCHICINA” che blocca le cellule in
metafase

metafase
colchicina
Blocco delle cellule in
G1
S G2 M G1

Preparazione
cromosomi

Metodi di studio dei cromosomi
colorazione: caratteristiche di un cariotipo
(numero e morfologia dei cromosomi)
bandeggio: identificazione dei singoli cromosomi
e di eventuali anomalie di struttura
ibridazione in situ:
localizzazione di specifiche
sequenze di DNA anche molto piccole
(fino a circa 50 kb)
CGH Array : analisi dettagliata della struttura
cromosomica (Risoluzione fino a 20
kb o meno)
immunolocalizzazione: localizzazione di
proteine specifiche

Colorazione
Giemsa, DAPI, propidium iodide
Identificazione:
Numero dei cromosomi
Morfologia dei cromosomi

Colorazione Giemsa Cromosomi umani

Colorazione Giemsa
Cromosomi di pollo
macro-cromosomi
micro-cromosomi

Colorazione Giemsa
Cromosomi di rana

Bandeggio dei cromosomi
I cromosomi vengono colorati
dopo un particolare trattamento
dei cromosomi o delle cellule
da cui preparare i cromosomi
Ogni cromosoma assume il colorante in modo
caratteristico e perfettamente riproducibile determinando
la formazione di regioni scure alternate a regioni chiare,
le bande cromosomiche

Bandeggi
Cromosomici

Bandeggi Strutturali
Bandeggio G
Trattamento con tripsina
Colorazione con Giemsa
Bandeggio R
Trattamento ad alta temperatura
Colorazione con Giemsa

Cromosoma 1 umano
ideogramma
Bande G Bande G
Bande R Bande R

Risoluzione dei bandeggi
Numero di bande che si possono identificare in un cariotipo
aploide
Dipendente dallo stadio mitotico
–300-400 bande metafase tardiva
–400-700 metafase precoce
–700 -1000 prometafase
–Oltre 1000 profase tardiva
NOTA: ogni banda G
100 geni
tipicamente contiene fino a

Risoluzione di un bandeggio
Cromosomi umani
PROFASE
METAFASE

Risoluzione di un bandeggio
Cromosomi di anfibi
PROFASE
METAFASE

Cromosoma 5 a varie
risoluzioni

Sistema I.S.C.N.
(International System for Cytogenetic
Nomenclature)
Conferenza di Parigi, 1971.
2
2 1
p
1
• Braccio corto “p” (petite) braccia
• Braccio lungo “q”
(queue)
• Divisione delle bande in sottobande:
(q)
– p1.1, p1.2, p1.3, ecc.
1
2
3
2p21
centromero
2q21
• Divisione delle braccia in ampie regioni (BANDE) nominate con
numeri arabi partendo dal centromero:
– p1, p2, .... indica: la prima, la seconda, ……. banda del braccio corto
(p)
– q1, q2, .... indica: la prima, la seconda, ……. banda del braccio lungo
q
1
2
3
1
2
3
2q32

Cromosoma HSA-11
Risoluzione:
400 bande
Risoluzione:
850 bande

Cariotipi
umani
400 bande 850 bande

Cariotipi standard
umani
400 bande 850 bande

CGH ARRAY

MUTAZIONI CROMOSOMICHE
Di numero
(Aneuploidie – Monosomie – Trisomie)
Di struttura
(Delezioni, inserzioni, traslocazioni,
inversioni)

Aberrazioni di Numero

Aneuploidie
Autosomiche
Aneuploidie
Sessuali

Aberrazioni di Struttura

Delezioni

Delezione
Sindrome
Freq
Fenotipo
5p-
Cri du
chat
1/100000
Pianto simile al miagolio di
un gatto, diverse anomalie
del viso, severo ritardo
mentale
11q-
Tumore di
Wilms -
Tumore renale a livello
embrionale
13q-
Retinoblas
toma
Tumore dell’occhio
15q-
Sindrome
di Prader-
Willi
Astenia ed accrescimento
lento nei neonati
Obesità ed attacchi
compulsivi di fame nei
bambini e negli adulti

Delezioni del braccio corto del cromosoma 5

Duplicazioni

Inversioni

02_20.jpg

Traslocazioni

Duplicazioni o delezioni
Acquisto o Perdita di materiale genetico
Di solito comportano alterazioni fenotipiche

Inversioni o traslocazioni
Trasferimento di materiale genetico
Spesse volte non comportano alterazioni fenotipiche
ma possono causare infertilità

L’analisi delle mutazioni permette di:

• Identificare gli individui in fase
presintomatica
• Individuare gli eterozigoti a rischio di
trasmettere una malattia genetica
• Effettuare la diagnosi prenatale
• Comprendere le basi genetiche delle
malattie complesse più comuni

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Wada, N. et al. J Clin Endocrinol Metab 2002;87:4595-4601
Copyright ©2002 The Endocrine Society