Strumenti della Genetica Molecolare Umana (3) Capitoli 6-7-8

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1 Strumenti della Genetica Molecolare Umana (3) Capitoli 6-7-8

2 PCR allele specifica-arms (equivalente a ASO) Trova applicazione per individuare specifiche e NOTE mutazioni patogene in un sistema che nel complesso e detto ARMS, Amplification refractory mutation system) Il sitema differisce dagli ASO per la localizzazione del nucleotide rivelatore IMP. Il test ARMS puo essere inteso semplicemente come la possibilita di amplificare in modo specifico un allele, non necessariamente deve essere inteso come raffronto tra i due prodotti di PCR

3 Test per mutazioni note Ricerca di mutazioni puntiformi: ARMS (Amplification Refractory Mutation System): si eseguono 2 reazioni di PCR in parallelo IN 2 PROVETTE in una i primer sono entrambi per la sequenza normale, nell altra un primer e un ASO specifico per la mutazione. Si ha la banda di amplificazione solo se entrambi i primer si appaiano. Di solito il test e multiplex utilizzando primer che permettano di vedere piccole variazioni nella corsa elettroforetica.

4 PCR allele specifica-arms (equivalente a ASO) Mutazione NOTA (C T) in un gene voglio scoprire lo stato di eterozigosi o omozigosi dei miei samples. Costruisco tre primers: Primer forward G (finisce al 3 con una G); primer forward A (al 3 A) e un primer reverse CON (che si lega in una porzione non mutata del gene). Chiamo PCRG quella con la combinazione dei primer G-CON e PCRA quella con combinazione dei primer A-CON. Sample 1 Sample 2 Sample 3 PCRG PCRA SI SI NO NO SI SI Genotipo C/C C/T T/T IMP. Il test ARMS puo essere inteso semplicemente come la possibilita di amplificare in modo specifico un allele, non necessariamente deve essere inteso come raffronto tra i due prodotti di PCR.

5 Esempio di ARMS (multiplex) per la ricerca delle mutazioni in CF 3 pazienti (1,2,3) Primer normali APOB e OTC (controlli positivi) Primer ASO (11m.puntiformi,1ΔF508wt 1ΔF508m) In un sistema di PCR multiplex Per il paziente1: provetta A con APOB+OTC+DF508m+ 5 mutazioni m1, m2, m3, m4,m5 Per il paziente1: provetta B con APOB+OTC+DF508wt+ 6 missenso m6, m7, m8, m9, m10, m11 quali sono i primer specifici di DF508N e quali quelli di DF508M? 5

6 ARMS per la ricerca delle mutazioni in CF PCR con primer multipli in ogni provetta e controlli per geni non correllati a CF, l amplificato viene caricato su gel di agarosio il DNA proviene da affetti A: 5 alleli + ΔF508 Mutato +OTC +ApoB B: 6 alleli + ΔF508 Normale +OTC +ApoB ApoB Mutaz Mutaz ΔF508 OTC A B A B A B SANO 2 2 ALLELI CON MUTAZIONE PUNTIFORME 3 1 ALLELE DELETO E 1 CON MUTAZIONE PUNTIFORME

7 Microsatelliti o short tandem repeats (STRs)

8 PCR per la tipizzazione di STRs (short tandem repeats) Esempio di tipizzazione di unita CA Nota: nelle cellule il sistema e instabile. Espansioni a carico di questi loci avvengono con elevata frequenza e cio comporta instabilita della regione stessa. Nell individuo troveremo cellule con un grado diverso di amplificazione

9 Microsatelliti o short tandem repeats (STRs)

10 Esempio utile per la definizione di aplotipo 10

11 Applicazioni pratiche del fingerprinting del DNA 1. Paternity and Maternity Because a person inherits his or her VNTRs from his or her parents, VNTR patterns can be used to establish paternity and maternity. The patterns are so specific that a parental VNTR pattern can be reconstructed even if only the children's VNTR patterns are known (the more children produced, the more reliable the reconstruction). Parent-child VNTR pattern analysis has been used to solve standard father-identification cases as well as more complicated cases of confirming legal nationality and, in instances of adoption, biological parenthood. 2. Criminal Identification and Forensics DNA isolated from blood, hair, skin cells, or other genetic evidence left at the scene of a crime can be compared, through VNTR patterns, with the DNA of a criminal suspect to determine guilt or innocence. VNTR patterns are also useful in establishing the identity of a homicide victim, either from DNA found as evidence or from the body itself. 3. Personal Identification The notion of using DNA fingerprints as a sort of genetic bar code to identify individuals has been discussed, but this is not likely to happen anytime in the foreseeable future. The technology required to isolate, keep on file, and then analyze millions of very specified VNTR patterns is both expensive and impractical. Social security numbers, picture ID, and other more mundane methods are much more likely to remain the prevalent ways to establish personal identification.

12 PCR per espansione di ripetizioni trinucleotidiche Sca2/+ Sca2/+ +/+ SCA2 Normale Gel di poliacrilamide Primer della regione fiancheggiante il sito di espansione in SCA2 (Atassia spinocerebellare 2) La tripletta e CAG, e in un esone ed e mutazione piena da 41 a 81 espansioni. Trasmissione: Autosomica dominante

13 60 PCR per Corea di Hungtinton (HD) Gli alleli normali arrivano fino a 29. Ci sono raramente gli intermedi fino a 35. I patologici sono oltre

14 PCR per Corea di Hungtinton (HD)

15 Ricerca di Mutazioni (sara approfondito in identificazione geni-patologici in uomo) Spesso la ricerca di mutazioni non si avvale di un solo metodo ma di piu strategie combinate tra loro. Alcuni esempi si possono trovare nell identificazione di mutazioni associate ad amplificazione di triplette. PCR utilizzando: sia fiancheggianti l espansione (si puo non avere amplificazione e si ricorre ai Southern blot) sia primer nella sequenza trinucleotidica, la regione di espansione (si genera una ladder per lo scivolamento durante la replicazione) La regione di espansione puo fornire indicazioni su: livello di espansione e quindi sull insorgenza del fenotipo patologico La PCR e risolutiva nel caso delle premutazioni in cui l espansione e limitata o in quei casi in cui anche la mutazione piena non raggiunge grande dimensioni (Corea, SCA...di solito quelle con CAG poliglutamina). ATT.NE Nel caso di espansioni molto ampie la Taq polimerasi puo non amplificare oppure la sequenza rende difficile la costruzione di primer appropriato.in questi casi per avere conferma della presenza della mutazione si ricorre al Southern blot di genomico digerito con enzimi di restrizione

16 DOP-PCR PCR ideata per rendere possibile l amplificazione di numerosi prodotti anche a sequenza nucleotidica non nota. Si puo utilizzare per amplificare l intero genoma In questo caso e nota la sequenza aminoacidica!