Genetica altra lezione dopo la 8 PDF

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arimenti, non è indispensabile che il dato in questione identifichi fisicamente l’individuo cui appartiene: sono personali anche tutti i dati che permettono di identificare un soggetto tramite incrocio di informazioni (ciò, in particolare, riguarda gli identificatori dei siti internet e delle applic...

Description

Sovradominanza o vantaggio dell’eterozigote Alcuni geni, gli eterozigoti possono manifestare caratteristiche che danno loro maggiore possibilità di sopravvivere in un particolare ambiente. Questi eterozigoti possono sopravvivere e riprodursi più facilmente. Esempio� Anemia falciforme (carattere autosomico recessivo) Si presenta quando un solo nucleotide cambia (per esempio da “T” ad “A”) e porta ad avere, al posto dell’acido glutammico, una valina. Come fenotipo e risultato finale porta la formazione di un eritrocita che invece di essere un dischetto concavo, presenta una forma tipica a falce. Solitamente l’emoglobina adulta è costituita da due catene Alfa e due catene Beta che si complessano e in una struttura quaternaria formano una grande proteina in cui all’interno vi è un gruppo “Eme” che lega il ferro, e proprio al centro di queste catene va a legarsi con l’ossigeno. L'eritrocita è una cellula altamente specializzata perché più emoglobina contiene e più ossigeno riesce a trasportare ai tessuti, durante il suo differenziamento l'eritrocita è una di quelle cellule che ha eliminato completamente il nucleo, possiede solamente la membrana. Questa forma convessa gli permette di infilarsi anche nei capillari più sottili e portare il sangue, l’ossigeno anche alle cellule situate alle estremità delle dita e ai vari distretti. Questa cellula non possiede alcun nucleo non si divide, infatti vive per circa 120 gg fin quando non viene captata dalla milza ed eliminata. Nel caso dell’anemia falciforme, la singola mutazione va a risiedere in un dominio catalitico molto importante per l’emoglobina che rende la struttura quaternaria molto squilibrata, mutando così anche la forma dell’emoglobina. L’anemia falciforme anche se non c’entra con una malattia come la malaria ne è strettamente legata. Basta osservare la distribuzione di queste due malattie per individuarne una grande omogeneità. Questo perché durante gli anni si è scoperto che essere eterozigoti per l’anemia falciforme ed essere infettati (tramite l’inoculazione da parte di una zanzara di un protozoo nel circolo sanguigno) dalla malaria, porta una combinazione di fenomeni diversi. Quando il protozoo della malaria viene inserito nel circolo sanguigno composto da emoglobine normali questo trova il modo di ambientarsi e replicarsi, quando questo invece viene inserito nel circolo sanguigno composto da emoglobina mutante per l’anemia falciforme, il protozoo non trova l’ambiente idoneo per potersi replicare. Un individuo in condizioni normali (che non presenta condizioni di rarefazione dell’ossigeno come gli alpinisti o i sub) essendo eterozigote per l’anemia falciforme, quindi essendo sano ma “portatore” della malattia, non sviluppa la malaria pur essendone infettato e perciò porta con se un vantaggio enorme. Solitamente quando vi è una malattia mortale, questa si estingue perché gli individui non possono trasmetterla, nel caso dell’anemia falciforme, invece, la malattia persiste perché appunto in alcuni casi (come con l’eterozigosi) presenta un vantaggio.

In generale vi sono 3 possibili spiegazioni della sovradominanza a livello molecolare: ● Resistenza alla malattia� l’omozigote normale è sensibile alla malaria quindi se la prende si sente male, nell’eterozigote il patogeno non si propaga ● Formazione di omodimeri � alcune proteine funzionano come omodimeri (abbiamo due alleli che codificano per la stessa proteina, queste proteine si complessano A1A1 o A2A2), l’eterozigosi produrrà A1A2 con migliore funzionalità o diversa funzionalità (una di queste può essere quella che respinge l’ingresso del patogeno) ● Variazione dell’attività funzionale � variazione di temperature, nell’omozigote E1 il range di temperatura è di 27°-32° mentre nell’omozigote E2 il range è il 30°-37° che se non viene rispettato la proteina smetterà di funzionare, nell’eterozigote avremo entrambe le proteine (E1E2) perciò il range di temperature sarà di 27°-37°

Alleli letali Uno dei 14 alleli mutanti di un gene aguti produce topi di colore chiaro, quasi gialli. Quando andiamo ad incrociare un topo aguti (omozigote AA) con un topo con il fenotipo giallo ma con genotipo sconosciuto � 1:1 Quindi: ● Tutti i topi giallo hanno A (allele selvatico) anche se non lo esprimono ● Giallo è dominante su aguti (nuova gerarchica Ay-A-at-a) ● Tutti i gialli sono eterozigoti AyA Perché allora la frequenza dei topi con l’allele Ay non hanno una grande frequenza? Perché questi quando sono omozigot i per l’allele Ay muoiono in utero (aborto precoce) Rapporti fenotipici 2:1 gialli-aguti (e non 3:1 come avviene nei casi mendeliani soliti) Ay-> un allele letale recessivo che produce anche un fenotipo dominante per il colore del mantello in eterozigosi

Analisi molecolare: allele Ay del gene aguti Yellow leathal Ay origina per delezione tra il locus aguti ed un gene chiamato Raly Esempio: immaginiamo di avere il gene che codifica la produzione di immunoglobuline o anticorpi distanziato di n Kb (kili basi) con il gene che stabilisce il colore del topo tramite il locus aguti Se noi prendiamo delle forbici e tagliano una grande quantità di materiale tra questi due geni, può succedere che un promotore attivo vada a posizionarsi all’inizio del gene aguti, questo farà sì che il gene venga trascritto una quantità di volte e che sia fortemente sregolato Succede che se ne abbiamo una coppia sola non abbiamo il fenotipo aguti nero con le parti gialle ma questa forte delezione fa sì che il pellame sia solo giallo Esempio� gatto Manx che porta un allele letale, che nasce senza coda

Allele letale nell’uomo A differenza dell’allele letale nei topi e nei gatti, non abbiamo la morte in utero ma gli omozigoti possono sopravvivere con questa patologia: Tay-Sachs (1-35000) Se non farmacologicamente trattati, gli individui con alleli letali possono morire successivamente perché questo difetto fa sì che i neonati, possano iniziare la loro crescita fino a 5 o 6 mesi per poi possibilmente morire a causa dell’accumulo di sostanze tossiche nei lisosomi delle cellule nervose: portano così cecità, paralisi, ritardo mentale e degenerazione del sistema nervoso. Tutt’oggi vengono fatti screening neonati che permettono di individuare ed eliminare queste patologie, come negli Stati Uniti in cui questa patologia è quasi completamente debellata. Vi esistono però ancore piccole comunità in cui vi è ancora presente, come un viaggio di ebrei nell’est europeo in cui la frequenza di eterozigoti per questo allele è molto alta.

Pleiotropia un singolo gene determina un certo numero di caratteri apparentemente non correlati (una proteina influenza più cascate di eventi biochimici-metabolici..) Esempio: Topi AyA� colore del mantello giallo AyAy� allele letale Esempio: fenotipo Manx M/L� interferisce con lo sviluppo della spina dorsale M/L� assenza di coda ht ML/ML� morte per anomalie della spina dorsale (midollo rimane esposto, inconcepibile per la vita) Alcuni alleli sono letali in qualsiasi ambiente, altri sono letali in alcuni ambienti e non in altri (es. fibrosi cistica o anemia falciforme, letali senza il trattamento). Esempio: Drosophila Mutazioni dei geni “singed” che influenzano sia la formazione delle setole che quella della fertilità Esempio: Uomo Nella popolazione degli aborigeni maori della Nuova Zelanda si osservano soggetti con ricorrenti problemi respiratori associati a sterilità. A livello molecolare� il gene A codifica una proteina necessaria per l’attività sia delle ciglia (epitelio cigliato) che di flagelli per cellule germinali. aa (genotipo omozigote recessivo) manifesta problemi di alterata funzionalità per entrambi. La Pleioterapia esiste anche nel caso dell'anemia falciforme (recessiva) che pur essendo una sola patologia, colpisce molteplici caratteri come: -La produzione di Beta-globina -La forma di globulo rosso a livello del mare - La forma del globulo rosso a elevate altitudini

- suscettibilità alla malaria

Interazione geniche Caratteristica controllata da dei geni che assortiscono indipendentemente - Interazioni tra geni non allelici che controllano la stessa caratteristica fenotipica (anche con comparsa di nuovi fenotipi) - Interazione tra geni non allelici per i quali alleli di un gene mascherano l’espressione degli alleli dell’altro gene (es. epistasi). Esempio� interazione di 2 geni per la produzione di nuovi colori nelle lenticchie Incrocio tra linee pure, generazione parentale (P), il cui genotipo è l’esatto reciproco nelle classi di dominanza e di recessività del primo parentale, la lenticchia beige è un omozigote dominate mentre quella grigia è un omozigote recessivo. Quando li andiamo a incrociare alla generazione F1, avremo un fenotipo diverso da quello dei genitori poiché i geni sono tutti in stato di eterozigosi, se facciamo un quadrato di Punnet o uno schema ramificato i rapporti genotipici sono sempre 9:3:3:1 Nella generazione F2 il rapporto 9:3:3:1, suggerisce che il colore del guscio del seme sia determinato da: - 2 geni che assortiscono indipendentemente - La combinazione di questi due geni interagiscono sulla catena biochimica in base al fatto che i geni siano accesi (in forma dominante) o spenti (in forma recessiva) si produce un fenotipo diverso Perciò non abbiamo un rapporto genotipico diverso (il 9:3:3:1 viene rispettato) ma abbiamo la comparsa di nuovi fenotipi Esempio: formazione della cresta dei polli Bateson e Punnett andando ad incrociare i diversi polli, erano riusciti a definire nuovi fenotipi, difatti esistono due geni che interagendo fra di loro portando la formazione di queste nuove creste Hanno preso delle linee pure omozigoti dominanti per un gene e recessivi per l’altro, Wyandotte e Brahma, che incrociandosi creano degli ibridi noce nella generazione F1, nella generazione F2 invece si troverà un diverso numero di genotipi tra cui l’omozigote singolo. Il recessivo e dominante per ciascuno dei due loci genici: R,P A. Cresta frastagliata (rosa) R/- p/p B. Cresta a pisello (fagiolo) r/r P/C. Cresta a noce R/P/ D. Cresta singola r/r p/p Interpretati a livello molecolare� questi due geni probabilmente agiscono sulla stessa funzionalità 1. rr/pp (r-p) nessun prodotto genico funzione che modifichi, “ fenotipo base” � cresta singola 2. R- un prodotto genico che interagisce con il “fenotipo base”� cresta frastagliata 3. P- un prodotto genico che interagisce con il “fenotipo base”� cresta fagiolo

4. Prodotti genici R e P interagiscono a dare un ulteriore variante� cresta a noce

Epistasi Per alcune interazioni le 4 classi genotipiche mendeliane producono meno di 4 fenotipi visibili perché un gene maschera (o modifica) l’espressione fenotipica dell’altro gene. Epistasi� Allele del gene responsabile del mascheramento Ipostatico� Allele che viene mascherato Esistono più tipologie di epistasi, le più importanti: - Epistasi recessiva (9:3:4) - Epistasi dominante (12:3:1) La prima cosa che si nota è che sparisce una classe (non sono più 4), sia che si parli di epistasi dominante che di epistasi recessiva vengono diminuite le classi a 3 (anche se la somma delle possibili combinazioni è la stessa).

Epistasi recessiva (con rapporto 9:3:4) Esempio: Labrador Retriever Il colore è dato dalla presenza di 2 geni (“B” ed “E”) che agiscono sulle stessa caratteristica biochimica, cioè il colore del pelo. B� pigmento nero b� pigmento bruno E� produzione di pigmento. e� assenza di pigmento

L’allele “e” è epistasi rispetto a “B” e “b”, in quanto maschera l’espressione degli alleli responsabili dei pigmenti nero e marrone, mentre “B” e “b” sono ipostatici rispetto a “e”. Quando vi è “ee” indipendentemente se vi è “B-“ o “bb” come gene prima, il colore non si attiverà e il fenotipo sarà biondo. Esempio� fenotipo “Bombay” nell’uomo In alcuni casi molto rari, si riscontrano il cosiddetto “fenotipo Bombay” per cui da 2 genitori di gruppo sanguigno “0” si possono avere dei figli con genotipo “A” o “B” Vi sono due geni: - Gene del gruppo sanguigno - Gene “H” (se presente in forma dominante frasi che si formi la sostanza H) L’omozigosi per l’allele recessivo “h” ( hh) rende questo genotipo epistatico a qualsiasi combinazione degli anni “A” e “B”, appare “0” ma può trasmettere “A” o “B” nei gameti....