MUTAZIONI

2. MUTAZIONI Mutazione genica: cambiamenti a livello del singolo gene o al suo interno, vengono chiamate mutazioni puntiformi. Mutazione cromosomica:cambiamenti che interessano tratti di cromosomi, cromosomi interi e ancora, interi assetti cromosomici.

3. Mutazioni • Genomiche: (±Ch).Sono dovute a non disgiunzioni meiotiche (es. Trisomia 21). • Cromosomiche: Traslocazioni, amplificazioni, macrodelezioni. • Geniche: microdelezioni, sostituzioni, inserzioni di uno o pochissimi nucleotidi (puntiformi). Associate a malattie ereditarie Mendeliane.

4. Meccanismi patogenetici delle mutazioni • Alterazione strutturale di una proteina con formazione di un prodotto anomalo. -Carenza del prodotto normale; -Prodotto alterato che interferisce con quello normale; -prodotto alterato con funzione diversa. • Alterazione quantitativa (riduzione o abolizione di una proteina ), per mutazioni che riguardano le sequenze di splicing o dei promotori.

5. TIPI DI MUTAZIONI Mutazioni morfologiche Mutazioni letali Mutazioni condizionali Mutazioni biochimiche Mutazioni per resistenza

6. Mutazione: alterazione stabile ed ereditabile del DNA • Non sempre é un evento negativo. • Può essere spontanea(molto rara) o indotta (agenti chimici, fisici o virali). • Se coinvolge le cellule germinali viene trasmessa alla progenie (Malattie ereditarie) • Se coinvolge cellule somatiche può essere implicata nella tumorogenesi

8. MUTAGENI Mutageni fisici: raggi-X e raggi Ultravioletti. I primi producono composti chimici che alterano il DNA, i secondi la formazione di dimeri di timina. Mutageni chimici: Sostanze chimiche che agiscono in modo diverso, per esempio sostituendo le basi normali durante la replicazione del DNA (5-bromouracile e 2-aminopurina),modificando chimicamente le basi (acido nitroso, idrossilamina) oppure intercalandosi tra basi adiacenti durante la replicazione del DNA (acridine, bromuro d’etidio).

9. DANNI DEL DNA Depurinazione: consiste nella rimozione di una purina (adenina o guanina) per rottura del legame tra essa ed il desossiribosio, con formazione di un sito apurinico (AP). La depurinazione può avvenire spontaneamente a seguito di idrolisi oppure essere indotta da mutageni. Deaminazione: rimozione di un gruppo amminico da una base del DNA. Intercalazione: inserimento di un agente intercalante tra due coppie successive di base, con conseguente alterazione della struttura a doppia elica del DNA (acridine e bromuro d’etidio).

10. Mutation • UV radiation causes thymine dimers • Light-repair separates thymine dimers Figure 8.20

11. Spontaneous and induced mutations: Induced mutations Radiation (e.g., X-rays, UV) Ionizing radiation breaks covalent bonds including those in DNA and is the leading cause of chromosome mutations. Ionizing radiation has a cumulative effect and kills cells at high doses. UV (254-260 nm) causes purines and pyrimidines to form abnormal dimer bonds and bulges in the DNA strands. Thymine dimers induced by UV light.

12. Mutagenic effects of 5-bromouracil

13. Mutagenic effects of 5-bromouracil

14. Base-modifying agents

15. Base-modifying agents

16. Induced mutations: chemical mutagens • Intercalating agents: • Thin, plate-like hydrophobic molecules insert themselves between adjacent base-pairs, • Mutagenic intercalating agents cause insertions during DNA replication. • Loss of intercalating agent can result in deletion. • Examples: acridine, proflavin, ethidium bromide

18. Deamination

19. Mutazioni Geniche • Transizione: Un tipo di sostituzione di coppia nucleotidica che implica la sostituzione di una purina con un’altra purina o di una pirimidina con un’altra pirimidina; per esempio GC AT. • Trasversione: Un tipo di sostituzione di coppia nucleotidica che comporta la sostituzione di una purina con una pirimidina o viceversa; per esempio GC TA.

20. Mutation caused by mismatch wobble base pairing.

22. MUTAGENI CHIMICI • Molte sostanze chimiche, di per se’ non mutageni, lo diventano dopo attivazione metabolica, subita sia nel corso dei processi di assimilazione digestiva sia per opera di organi, quale il fegato, deputati al loro metabolismo. Nel valutare l’effetto mutageno di una sostanza chimica, occorre quindi verificare che la sostanza non sia mutagena neppure dopo attivazione metabolica.

23. Ames test

24. RIPARAZIONE DEI DANNI AL DNA

25. Mutazione genica • Mutazione silente: è conseguente alla sostituzione di una coppia di basi, che, pur cambiando la sequenza di un codone, non ne modifica il significato • Missense:(di senso errato) è una mutazione nella quale la sostituzione di una coppia di basi cambia la sequenza di un codone, modificandone il significato • Nonsense: è dovuta alla sostituzione di una coppia di basi del DNA che da luogo alla formazione di una tripletta che non codifica per alcun amminoacido (tripletta di stop) • Mutazione di allungamento: si origina quando una tripletta non senso presente nel gene selvatico, a seguito di una sostituzione di base, diventa una tripletta “senso”, vale a dire una tripletta che codifica per un amminoacido • Frameshift: consiste in una inserzione o delezione di basi

26. Base substitution (point mutation) • Missense mutation - Change in one base result in change in amino acid

27. Base substitution (point mutation) • Nonsense mutation - Change in one base results in a nonsense codon

28. Mutation – deletion and insertion • Frameshift mutation - Insertion or deletion of one or more nucleotide pairs

29. MUTAZIONI GENICHE

30. Mutazioni per amplificazione • In zone non tradotte (malattie da triplette di tipo 1). Si ripete CAG che allunga i tratti poliglutammici delle pt. Associate a malattie neurodegenerative (atrofia muscolare spino bulbare). • In zone fuori dal tratto non tradotto (malattie da triplette di tipo 2) con amplificazioni molto più ampie.Es. sindrome dell’ X fragile (ritardo mentale) ; distrofia miotonica (distrofia muscolare, miotonia, aritmie).

31. Sindrome dell’X-Fragile La malattia è dovuta alla mutazione di un gene situato sul cromosoma X. L’alterazione responsabile della sindrome è l’espansione di una sequenza ripetuta di tre basi nucleotidiche (CGG). Nelle persone normali questa tripletta è ripetuta un numero variabile di volte da 6 a 55. Nelle persone affette il numero di ripetizioni CGG supera le 200. Il primo segno della malattia è il ritardo nello sviluppo psicomotorio, in particolare nell’apprendimento del linguaggio. Le persone affette da FraX hanno tratti somatici tipici: viso allungato,mandibola prominente, nei maschi, ingrossamento dei testicoli (macrorchidismo), si possono avere anche, iperestensibilità delle articolazioni, piede piatto e il prolasso della valvola mitrale

32. Sindrome dell’ X fragile • Una parte del cromatide è attaccato al cromosoma da un sottile filo di DNA: sito fragile • La posizione dei siti fragili è conservata nelle cellule di un individuo e di una famiglia • Nell’ X fragile la tripletta CGG è ripetuta da 200 a 1000 volte (50 nell’ X normale) • La sindrome, più evidente nei maschi comporta ritardo mentale • E’ alterata la funzionalità di un gene che codifica per la Proteina del Ritardo Mentale da X Fragile (FMRP)

33. Delezione Queste mutazioni cromosomiche sono sbilanciate, perchè determinano una perdita d’informazione genetica e, come tali, sono generalmente molto gravi o letali. Naturalmente, le conseguenze cliniche dipendono dall’entità del tratto perduto e dai geni in esso presenti

35. Compensation Loop in a Polytene Chromosome

36. Sindrome del CRI DU CHAT La sindrome del cri du chat è una malattia cromosomica dovuta alla perdita (delezione) di una parte del braccio corto del cromosoma 5. Il nome deriva dal caratteristico suono, simile ad un miagolio, che emettono i neonati affetti da questa malattia nel piangere. I bambini affetti presentano generalmente basso peso alla nascita, volto tondo, fronte sporgente, mandibola piccola e retratta, ritardo mentale, microcefalia.

37. INVERSIONE • Sono anomalie che interessano un solo cromosoma; insorgono quando in seguito a due rotture, il segmento compreso tra i due punti di rottura si reinserisce nello stesso cromosoma dopo rotazione di 1800. Se l’inversione comprende il centromero è detta pericentrica, se non lo comprende è detta paracentrica.

40. TRASLOCAZIONE • Consiste nello scambio di parti tra cromosomi non omologhi

43. Traslocazione RobertsonianaQuesta traslocazione coinvolge due cromosomi acrocentrici e i punti di rottura avvengono nei due cromosomi a livello della regione centromerica, ma sul lato opposto rispetto al centromero

45. Sindrome 18-p Consiste nella delezione del braccio corto del cromosoma 18. Il ritardo mentale, di vario grado, è una caratteristica molto frequente, così come i problemi di linguaggio. I bambini sono spesso più bassi della media, alterazioni dei padiglioni oculari, ritardo mentale.

48. CARIOTIPO • Euploide: numero normale di Ch. • Diploide:2n Ch nelle cellule somatiche (46) • Aploide: n Ch nelle cellule germinali (23) • Poliploide: aumento numerico del corredo di Ch (3n,4n ecc.). La poliploidia nel feto causa aborto, avviene nella rigenerazione e nei tumori. • Aneuploide: Ch multipli imperfetti di n (23) (Down 47, Turner 45)

49. ALTRE ANEUPLOIDIE DEI Ch SESSUALI • 47,XYY:♂ alta statura, aggressività, basso QI • 47,XXX: fenotipicamente silente • 48,XXXX: ritardo mentale ± grave • 49,XXXXX: grave ritardo mentale, anomalie somatiche • 48, XXYY, 48,XXXY, 49,XXXYY, 49,XXXXY sono varianti di Klinefelter

50. Sindrome di Down La sindrome di Down è causata dalla presenza di un cromosoma 21 in più, si parla infatti del trisomia del 21. I caratteri fisici delle persone affette dalla sidrome sono: occhi a mandorle, naso corto, la bocca spesso aperta con lingua tozza e spesso protrudente, le dita tozze, ritardo mentale, difetti cardiaci e un parziale deficit delle difese immunitarie.