Associazione. Cause di associazione: 1. Effetto diretto della variante genetica sul fenotipo. 2. Linkage disequilibrium. due loci sul cromosoma)

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1 Associzione Correlzione di lleli o fenotipi livello di popolzione Linkge Associzione csi controlli NR NR NR NR NR NR NR NR NR R Linkge tr mrker e fenotipo Associzione tr llele 1 e fenotipo Cuse di ssocizione: 1. Effetto diretto dell vrinte genetic sul fenotipo 2. Linkge disequilirium (dovuto ll vicinnz di due loci sul cromosom) 3. Associzioni spurie dovute diversi eventi: per es. presenz di strtificzione nell popolzione

2 1) Effetto diretto dell vrinte genetic sul fenotipo L vrinte lter l sequenz mino-cidic di un protein o h un effetto sull regolzione dell trscrizione o dello splicing, risultndo in differenze nell qulità o l quntità del prodotto genico -> questo può influenzre il fenotipo A A D Es: Gli individui con 1 o 2 copie dell llele D hnno un protein con conformzione noml che conferisce un mggiore rischio di sviluppre l mltti D 2- Linkge disequilirium LD = ssocizione non csule degli lleli pprtenenti due loci vicini fr loro sul cromosom 20% 80% 70% 30% 20% 80%

3 Esempio LD tr emocromtosi e lleli HLA-A3 e DR4 llele A3 in popolz normle = 15% llele DR4 in popolz normle = 25% Misure del Linkge Disequilirium LD = ssocizione non csule degli lleli pprtenenti due loci vicini fr loro sul cromosom A A B B D = f(ab) - f(a) x f(b) D = D D mx r 2 = D 2 f(a) f() f(b) f()

4 D =1 r 2 =1 D =1 r 2 <1 Cuse di ssocizione: 1. Effetto diretto dell vrinte genetic sul fenotipo 2. Linkge disequilirium (dovuto ll vicinnz di due loci sul cromosom) 3. Associzioni spurie dovute diversi eventi: per es. presenz di strtificzione nell popolzione

5 Associzioni spurie : Strtificzioni nell popolzione Nell popolzione ci sono 2 sottogruppi, ognuno con diverse frequenze lleliche si del mrctore che del crttere. Questo può generre un ssocizione spuri fr il crttere e il mrctore AC AB BB AB AC AD BD DD AC BC CD AB BC AA BD AC AD BB BC AC CD CD BC CD AD AD BD DD AC AC CD AC BC AA BD BD CD BC CD AD controlli csi AC AB BB AB AC BD BC BC CD CD AC BD BC AA AD AD AC BD DD AC Anlisi di ssocizione: 1) Studio csi/controlli Csi Controlli A1 A1 = 32 A1 A1 = 75 A1 A2 = 96 A1 A2 = 150 A2 A2 = 72 A2 A2 = 75 A1 ->160 A2 ->240 A1 -> 300 A2 -> 300 C è ssocizione fr un llele del mrctore ed il fenotipo? Rccolgo csi e controlli dll stess popolzione Se c è differenz significtiv fr l distriuzione degli lleli del mrctore nei csi e nei controlli -> c è ssocizione

6 Cse-Control Test Allelic ssocition Test for ssocition etween mrker lleles nd the disese phenotype Smple groups of ffected nd unffected individuls from the popultion The distriutions of mrker llele counts in the cses nd the controls re equl when there is NO ssocition Oserved Cses Controls A1 n n n 1A n 1U n 1 Expected Cses Controls A1 n A (n1) n U (n1) n 1 N N A2 n 2A n A n 2U n U n 2 N A2 n A (n2) N n A n U (n2) n 2 N N n U T = (Os - Exp) 2 Exp Compre to criticl vlue from chi-squre distriution with 1df (for lrge smples) Esempio csi-controlli Csi e controlli sono stti tipizzti per un mrctore illelico. I genotipi osservti sono indicti sotto: Genotipo Csi Controlli Dti osservti Dti ttesi Csi Controlli Csi Controlli A A A A Tcc = ( ) 2 + ( ) 2 + ( ) 2 + ( ) 2 = 9.66 p = (Il vlore critico di χ2 con 1 g.l. l livello di significtività di 0.05 è 3.84)

7 Fmily sed Tests of ssocition Alleli dei genitori: Trsmessi -> A C Non trsmessi -> B D A B A C C D Gli lleli dei genitori non-trsmessi sono usti come controlli interni, per evitre prolemi di ssocizioni spurie dovute strtificzione nell popolzione Trnsmission Disequilirium Test (TDT) Conto qunte volte un llele viene trsmesso d genitori eterozigoti figli ffetti Se e trsmesso significtivmente più del 50% -> ssocizione Allele Trsmesso Non Trsmesso A1 n 1T n 1NT A2 n 2T n 2NT An n nt n nnt Mrctori illelici Mrctori multillelici TDT = (n 1T - n 1NT ) 2 (n-1) (n TDT= it - n int ) 2 n 1T + n 1NT n n it + n int Confronto con l distriuzione χ2 con n-1 grdi di liertà Esempio TDT Allele Trnsmitted Non Trnsmitted A A TDT = (15-5) 2 = p =

8 LINKAGE DISEQUILIBRIUM MAPPING Linkge Studi di ssocizione Associzione Poiché il LD si estende per distnze limitte (< 1 M) gli studi di ssocizione hnno un limite di risoluzione molto mggiore rispetto l linkge

9 Potere sttistico (power) di uno studio: proilità di identificre un vrinte di rischio con un determinto effetto genetico (GRR) d un determinto livello di significtività -> Qunti individui devono essere studiti per identificre un llele con un determinto effetto genetico? Studi di ssocizione hnno mggiore potere sttistico rispetto linkge qundo l frequenz dell vrinte di rischio è stnz lt

10 Risch NJ. Nture 405:847 (2000) linkge ssocizione Diete Tipo 1 (IDDM) Distruzione utoimmune cellule β pncres Giovnile; no oesità λs = 15 concordnz MZ = 36% Associzione con HLA Molecole HLA clsse I e II : medino riconoscimento self /non-self Presentzione degli ntigeni cellule T-helper Studi di ssocizione: Gene DRB1 DR3/DR4 umento rischio DR2 protettivi Csi Contr DR3 o DR4 96% 45% DR3 e DR4 38% 3% Il vero ftt di rischio non è DRB1 m DQB1, in forte LD Alleli di DQB1 con Asp57 sono protettivi Tutti ltri lleli hnno > rischio

11 Diete Tipo 1 (IDDM) Locus insulin VNTR l 5 del gene Clsse repets (+ freq) Clsse II 80 repets (rri) Clsse III Associz positiv con lleli di clsse I (Visto solo con TDT non linkge) Proilmente il VNTR influenz l espressione di insulin nel timo durnte il periodo neontle-> soppressione dei linfociti T rettivi ll insulin Moro di Alzheimer Form più comune di demenz senile Rr prim 60 nni: erly onset Crtteristic ptologi: Degenerzione e morte neuronle nell ippocmpo e ltre prti dell cortecci msse neurofirillri (NFT neurofirillry tngles) lesioni intrcellulri nei neuroni dell cortecci cererle. NFT contengono polimeri di un protein del citoscheletro: tu plcche miloidi ggregti extrcellulri di un peptide 42 (Aβ42). Deriv d tglio proteolitico dell prte citoplsmtic di APP (myloid precursor protein). α β γ secretsi rilscino diversi peptidi.

12 con β + γ secretsi -> Aβ1 40 e Aβ1 42 Normlmente presenti ssi livelli, Aβ1 40 form prepondernte Processing tipico dell APP -> lti livelli di Aβ1 42, formzione le plcche miloidi Fttori genetici Erly onset (rre) Lte onset (piu frequenti) Circ 5% csi sono fmiliri (pttern AD), qusi sempre erly onset Forme spordiche: rischio reltivo = 3.6 MZ/DZ = 80% / 30%

13 Anlisi di rri csi fmiliri con ereditrità mendelin Identificzione di 3 geni trmite nlisi di linkge stndrd (costituiscono < 1% dell totlità dei csi) APP crom 21 PresenilinI (crom 14) PresenilinII (crom 1) Anlisi delle forme comuni (lte-onset) di AD Fmiglie con ereditrietà Mendelin ssenti Anlisi di linkge con metodi non-prmetrici -> deole evidenz di linkge su crom 19 Gene cndidto: Apolipotrotein E (ApoE): protein del plsm implict nel trsporto del colesterolo ApoE presente nelle plcche miloidi e NFT Affinità in vitro per Aβ42 Studi di ssocizione

14 Moro di Alzheimer e ApoE Alleli Freq in popolz (sostituz ) ApoEε2 6% ApoEε3 78 % ApoEε4 16% -> Associzione di ApoEε4 con Alzheimer Moro di Alzheimer e ApoE ApoEε4 ument il rischio per AD e diminuisce l età di insorgenz ApoEε2 è leggermente protettivo Si in csi fmiliri che spordici lte onset Spieg meno del 40-50% dell predisposizione genetic AD Ricerc di nuovi geni -> genome scn -> identif di ltri loci potenzili loci