Imprinting II. Lezione 17. By NA 1

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1 Imprinting II Lezione 17 y N 1

2 J ome e quando? L imprinting e una forma di regolazione genica,che si esprime attraverso meccanismi epigenetici che si attuano nel corso dello sviluppo e della vita dell organismo. M ome e quando i genomi parentali vengono marcati per consentire ai meccanismi di regolazione di selezionare i diversi alleli? isogna ricordare che gli attori di questa azione sono 2: Il locus su cui l imprinting agisce Il locus che ha questa capacita y N 2

3 ome e quando? 2 2 Non e un cambiamento permanente del N eve essere abolito prima di trasmettere il genoma 2 eve essere ripristinato coerentemente al sesso dell individuo che trasmette 2 Su questa nuova etichettatura agiscono i meccanismi di regolazione genica secondo i pattern previsti per cellule, tessuti... y N 3

4 Prader-W illi/ngelman sono dei modelli, non ci interessa la malattia in quanto tale & Sindromi neurologiche distinte. Mappano in 15q11-13 e sono sottoposte ad imprinting differenziale PWS: ritardo mentale, ipotonia, obesita, ipogenitalismo maschile. 1: S: ritardo mentale, alterazioni del linguaggio, ritardo di crescita, iperattivita, ilarita inappropriata. 1: y N 4

5 ziologia PW S/S Queste sindromi hanno eziologia variabile LZIONI (anche citogeneticamente evidenti): circa il 75% in entrambe. ISOMI UNIPRNTL: circa il 20% PW S, meno del 3% in S. MUTZIONI PUNTIFORMI: non riscontate in PW S. circa il 15% in S (U3). RRORI I IMPRINTING: circa 2% in PW S, 15% S. ntrambi i cromosomi hanno lo stesso pattern di metilazione pur derivando da entrambi i genitori. y N 5

6 ziologia citogenetica LZIONI (anche citogeneticamente evidenti): circa il 75% in entrambe. ISOMI UNIPRNTL: circa il 20% PW S, meno del 3% in S. L PWS : delezioni sul cromosoma paterno e disomia materna L S : delezioni sul cromosoma materno e disomia paterna M La delezione piu frequente in entrambi coinvolge 4Mb y N 6

7 elezione: dove? La delezione piu frequente in entrambe coinvolge le stesse 4Mb 15cen HR2 HR2 15tel M Rarissime famiglie presentano ricorrenza di S senza delezione visibile. y N 7

8 M ngelman non deleti Rarissime famiglie presentano ricorrenza di S senza delezione visibile. J Una di queste ha permesso di chiarire che i due locus PW S/S sono diversi e di definire la regione minima di S deleto deleto S S S deleti y N 8

9 y N 9 Nel 1992 viene riportata un altra famiglia S in cui viene documentata l assenza di delezioni anche nella regione minima e che porta ad escludere la presenza di mutazioni puntiformi recessive nell eziologia di S. ngelman familiare 15S13 GR3()-2: GR5()-1: G G F F G G &

10 ngelman Ipotesi di organizzazione della regione Mat Pat Prader-Willi Mat Pat Pat Pat LZION ISOMI UNIPRNTL Mat Pat Mat Mat Mat Pat LZION SUMIROSOPI Mat MUTZION Pat y N 10

11 aratterizzazione molecolare & 1996 La caratterizzazione molecolare delle mutazioni nella regione PWS/S permette di chiarire l organizzazione del centro di imprinting (I) e di proporre un modello. SRNPN SNRPN: Small Nuclear ribonuclearprotein N: e espresso solo dal cromosoma paterno, composto da 10 esoni. & Ricapitoliamo: l imprinting implica l acquisizione di segnali specifici della linea germinale, inducendo attivita differenziale degli alleli parentali. rrori nella linea germinale impedirebbero l acquisizione dell epigenotipo corretto. y N 11

12 Stuttura della regione struttura dei trascritti SNRPN livello metilazione : Metilati Non metilati struttura genomica elezioni MT PT Mutazioni a livello dell mat>pat S-SH S- LTR PW S-S PW S-O PW S-U S- S-R S-J S-H S-2 esone1 impedirebbero se ereditate attraverso il padre il passaggio da Mutazioni a livello di se ereditate attraverso madre impedirebbero il passaggio da pat>mat y N 12

13 y N 13 Nel 1992 viene riportata un altra famiglia S in cui viene documentata l assenza di delezioni anche nella regione minima e che porta ad escludere la presenza di mutazioni puntiformi recessive nell eziologia di S. ngelman familiare 15S13 GR3()-2: GR5()-1: G G F F G G &

14 Perche PWS/S salta le generazioni y N 14

15 Ipotesi di funzionamento Mutazioni a livello dell esone1 impedirebbero se ereditate attraverso il padre il passaggio da mat>pat Mutazioni a livello di se ereditate attraverso madre impedirebbero il passaggioda pat>mat M Si sta studiando il secondo attore: la domanda non e come un epigenotipo controlli i geni, ma come si instauri pat cis SNRPN esone 1 SNRPN esone 1 Imprintatore sito di switch mat Imprintatore sito di switch diffusione epigenotipo materno Linea germinale femminile TRNS diffusione epigenotipo paterno Linea germinale maschile L non corretta non spiega alcune osservazioni nel topo y N 15

16 Nel topo... MNel topo Srnpn e biallelico nelle linee germinali sone 1 potrebbe cancellare il preesistente necessario nella linea XX mat. per acquisire l epigenotipo inattivo nella linea XY per acquisire l epigenotipo pat. J Modello corretto: y N 16

17 Modello I -imprintatore sone1 SNRPN Tre passaggi sono necessari: bolizione : l esone1 e richiesto in entrambe le linee germinali Ripristino: attivo e richiesto in cis per l epigenotipo materno Ripristino: inattivo e richiesto per l epigenotipo paterno bolizione Ripristino bolizione Ripristino linea germinale XX normale linea germinale XY normale y N 17

18 Famiglia Prader-W illi I Tre passaggi sono necessari: -imprintatore bolizione : l esone1 e richiesto in entrambe le linee germinali Ripristino: attivo e richiesto in cis per l epigenotipo materno Ripristino: inattivo e richiesto per l epigenotipo paterno sone1 SNRPN XX Le mutazioni dell esone1 non cancellano l imprinting sia in XX che in XY bolizione Ripristino PWS In XX e irrilevante dal momento che comunque hanno epigenotipo mat XY Mancato ripristino In XY saranno incapaci di convertire y N 18

19 Famiglia ngelman I Tre passaggi sono necessari: -imprintatore bolizione : l esone1 e richiesto in entrambe le linee germinali Ripristino: attivo e richiesto in cis per l epigenotipo materno Ripristino: inattivo e richiesto per l epigenotipo paterno sone1 SNRPN XY bolizione XX L esone1 cancella l imprinting sia in XX che in XY mutato non Ripristino ripristina, ma in XY e irrilevante perche l epigenotipo e corretto Mancato ripristino S In XX saranno incapaci di instaurare l epigenotipo materno y N 19

20 LTRI LOI "IMPRINT" ROMOSOM 6 in 6q24 (diabete mellito neonatale transitorio) ROMOSOM 7 IN 7q (Russell-Silver Syndrome RSS) ROMOSOM 11 IN 11q (eckwith-wiedemann Syndrome WS) ROMOSOM 14 IN 14q23 (sindrome polimalformativa da disomia uniparentale) y N

21 y N Sindrome di eckwith-w iedemann

22 y N Sindrome di WS RSS

23 NON sono dispense, ma un ausilio allo studio sul libro y N 23