Tecniche di bandeggio

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2 Tecniche di bandeggio sono sistemi di colorazione che conferiscono ai cromosomi caratteristici pattern di bande più o meno intense ogni cromosoma umano presenta un bandeggio (ossia una sequenza di bande) caratteristico si ritiene che il bandeggio dipenda da: sequenza DNA proteine legate 2

3 Nomenclatura Citogenetica Le definizioni ed i termini attualmente in uso sono stati stabiliti nel 1978 dallo ISCN (International System for Human Cytogenetic Nomenclature) 3

4 La nomenclatura citogenetica si riferisce a cromosomi metafasici (cioè bloccati in metafase)* colorati con metodi tradizionali (cioè cromosomi NON bandeggiati) *questi cromosomi sono costituiti da 2 cromatidi uniti per il centromero, che costituisce la costrizione primaria e divide il cromosoma in: braccio corto p braccio lungo q 4

5 In base alla posizione del centromero si distinguono 4 tipi di cromosomi METACENTRICI: centromero al centro dimensioni circa uguali di p e q SUBMETACENTRICI: centromero lievemente spostato in alto ACROCENTRICI: centromero molto spostato in alto p molto più corto di q a volte dotati di satelliti TELOCENTRICI: centromero situato all estremo prossimale del cromosoma NON sono presenti nel cariotipo umano 5

6 I bracci del cromosoma sono suddivisi in regioni e sottoregioni REGIONI numerate in maniera crescente spostandosi dal centromero verso il telomero SOTTOREGIONI ogni regione è suddivisa in sottoregioni, numerate anch esse in maniera crescente verso il telomero; le sottoregioni possono a loro volta essere suddivise in altre sottoregioni numerate con lo stesso sistema 6

7 I bracci del cromosoma sono suddivisi in regioni e sottoregioni 7

8 La nomenclatura dei referti citogenetici consiste in 3 parti separate da una virgola numero totale di cromosomi individuati 2. costituzione cromosomi sex 3. eventuali anomalie riscontrate (indicate con + di acquisizione e di perdita) 47, XY, +21 maschio affetto da Trisomia 21 in forma libera 46, XX cariotipo normale femminile in un cariotipo normale NON si indica la parte 3 8

9 Simboli e abbreviazioni usati in citogenetica per indicare eventuali anomalie riscontrate 9

10 esempi di cariotipi con anomalie SIMBOLO SIGNIFICATO es. REFERTI CITOGENETICI DESCRIZIONE del delezione 46, XX, del(5)(p15.3) Cri du chat; delezione nel cromosoma 5, nel braccio corto in posizione , XX, del(5)(p ) oppure 46, XX/5p manca tutto il braccio corto del cromosoma 5 dup duplicazione 46, XY, dup(21)(q21) trisomia parziale del cromosoma 21 inv inversione 46, XX, inv(9)(p12q13) in questo caso si ha un inversione pericentrica / mosaicismo 46, XX/45, X0 differenzia le 2 linee del mosaico t traslocazione 46, XY, t(1;2)(p21;p24) si usa il punto e virgola per differenziare i cromosomi 1 e 2, e i rispettivi punti in cui è avvenuta la traslocazione 10

11 Cariotipo umano normale CARIOTIPO = costituzione del patrimonio cromosomico di una specie dal punto di vista morfologico ANALISI DEL CARIOTIPO = rappresentazione ordinata del corredo cromosomico di un individuo 7 gruppi di cromosomi: distinti in base a dimensione e posizione del centromero gruppi da A a G: ogni gruppo contiene 1 o più coppie di omologhi per convenzione i cromosomi si montano col braccio corto rivolto verso l alto e quello lungo verso il basso i centromeri vengono disposti tutti alla stessa altezza posizionandoli a livello di una linea 11

12 Cariotipo umano normale GRUPPI DESCRIZIONE COPPIE OMOLOGHI CARATTERISTICHE A B C D E F G grandi metacentrici grandi sub-metacentrici medi sub-metacentrici medi acrocentrici piccoli quasi metacentrici piccoli metacentrici piccoli acrocentrici 1 metacentrici 2 sub-metacentrici 3 metacentrici 4 sub-metacentrici 5 X sub-metacentrici acrocentrici metacentrici 17 sub-metacentrici metacentrici 20 Y 21 acrocentrici 22 12

13 Cariotipo umano normale 13

14 I esempi di cariotipo umano normale 14

15 II esempi di cariotipo umano normale 15

16 III esempi di cariotipo umano normale 16

17 Alterazioni cromosomiche numeriche si ha un numero di cromosomi diverso dal normale numero diploide di 46 (per le cellule somatiche) o aploide di 23 (per le cellule sessuali mature) le alterazioni numeriche degli autosomi hanno sempre gravi effetti sul fenotipo le delezioni sono sensibilmente più gravi delle trisomie si dividono in: Aneuploidie Poliploidie variazione del numero di cromosomi di 1 o poche coppie di omologhi variazione di interi assetti cromosomici 17

18 ANEUPLOIDIE MONOSOMIE 2n 1 manca un intero cromosoma conta = 45 le monosomie autosomiche sono sempre incompatibili con la vita le monosomie eterosomiche possono essere compatibili con la vita (= l embrione viene portato a termine ma l individuo ha problemi più o meno gravi) alcune monosomie parziali possono essere compatibili con la vita (ossia quando manca solo una parte di un determinato cromosoma) TRISOMIE 2n + 1 un cromosoma è presente in triplicato conta = 47 le trisomie autosomiche compatibili con la vita sono le 13, 18, 21, 22 le trisomie eterosomiche sono solitamente compatibili con la vita TETRASOMIE 2n + 2 un cromosoma è presente in quadruplicato conta = 48 vitale solo quella della X 18

19 esempio di monosomia 19

20 esempio di trisomia 20

21 POLIPLOIDIE TRIPLOIDIE 2n + n NON compatibili con la vita conta = 69 anomalia numerica osservata con discreta frequenza nel materiale abortivo TETRAPLOIDIE 2n + 2n NON compatibili con la vita conta = 92 21

22 esempio di triploidia 22

23 Alterazioni cromosomiche strutturali alterazioni in cui viene modificata la normale sequenza di geni di uno o più cromosomi in seguito al verificarsi di rotture, seguite da un anomala riunione dei frammenti cromosomici; ne derivano perdita o acquisizione o localizzazione anomala di porzioni del genoma dal punto di vista clinico bisogna fare una distinzione di bilanciamento del corredo genetico: ALTERAZIONI STRUTTURALI BILANCIATE: il patrimonio genetico rimane in quantità inalterate; il portatore NON presenta danni fenotipici; nella prole si potranno avere alterazioni sbilanciate; sono: inversioni traslocazioni ALTERAZIONI STRUTTURALI SBILANCIATE: il patrimonio genetico viene sbilanciato per difetto/eccesso; causano danni fenotipici nel portatore; sono: delezioni duplicazioni traslocazioni 23

24 DELEZIONI si intende la perdita di una porzione cromosomica monosomie parziali: nel cromosoma manca un pezzo, che può essere una piccola banda fino a un intero braccio (solitamente il braccio corto in quanto quello lungo contiene troppi geni per portare ad una situazione compatibile con la vita) la delezione di un grosso frammento cromosomico è in genere incompatibile con la vita si confondono con le monosomie 24

25 DELEZIONI in base al punto in cui avvengono sono di 2 tipi TERMINALI: viene persa una parte terminale del cromosoma INTERSTIZIALI: viene scisso un pezzo interno si distinguono in PURE: si trova solo monosomia parziale deriva da crossing-over ineguale o da scambio ineguale fra cromatidi fratelli 85-90% dei casi ASSOCIATE A TRISOMIA: si trova sia monosomia che trisomia deriva da segregazione sbilanciata di una traslocazione reciproca presente in un genitore nella forma bilanciata 10-15% dei casi 25

26 DELEZIONI cromosoma ad anello: cromosomi che si formano in seguito a piccole delezioni terminali sia nel braccio corto che nel braccio lungo, e alla riunione delle estremità appiccicose mitosi generalmente stabili; danno origine a cellule figlie contenenti anelli uguali meiosi generalmente instabili 26

27 DUPLICAZIONI si intende la presenza di un frammento cromosomico in eccesso trisomie o tetrasomie parziali 27

28 DUPLICAZIONI derivano da crossing-over ineguale o da scambio ineguale fra cromatidi fratelli 28

29 DUPLICAZIONI a seconda dell incorporazione del frammento si distinguono in INTERCROMOSOMICA: se il frammento è incorporato in un cromosoma NON omologo INTRACROMOSOMICA: se il frammento è incorporato all interno del medesimo cromosoma si distinguono in DIRETTE se viene mantenuta la direzione del segmento come in origine rispetto al centromero INVERTITE se si inverte la direzione del segmento rispetto al normale si distinguono in PURE si trova solo trisomia associata alle duplicazioni ASSOCIATA A MONOSOMIA (delezione) parti trisomiche e monosomiche 29

30 INVERSIONI si intende il risultato di una rottura in 2 punti dello stesso cromosoma con rotazione di 180 del frammento staccatosi e sua saldatura all interno del cromosoma stesso possono essere: PERICENTRICHE: attorno al centromero; il frammento invertito include il centromero possibile cariotipo sbilanciato nella prole (duplicazioni e deficienza) PARACENTRICHE: NON riguarda il centromero; si verifica all interno di un braccio cromosomico 30

31 INVERSIONI 31

32 INVERSIONI Conseguenze ridotta fertilità nel portatore nessuno sbilanciamento nel portatore possibile sbilanciamento nella prole quando avviene crossing-over nel punto dove è avvenuta l inversione si può avere sbilanciamento varia il pattern di bande può variare la forma del cromosoma per spostamento del centromero alla meiosi inversioni piccole i cromosomi omologhi (invertito + normale) possono appaiarsi normalmente, e solo il piccolo tratto invertito non si appaia inversioni grandi i cromosomi omologhi (invertito + normale) possono appaiarsi per tutto il tratto invertito, mentre non si appaieranno nella restante porzione cromosomica inversioni medie i cromosomi omologhi (invertito + normale) possono appaiarsi se si forma un ansa da inversione; un eventuale crossing-over a livello dell ansa da inversione causa un nuovo arrangiamento cromosomico, e nel caso di inversione pericentrica si avrà deficienza-duplicazione 32

33 TRASLOCAZIONI si intende una mutazione cromosomica caratterizzata da scambio di frammenti fra 2 cromosomi, in ciascuno dei quali è avvenuta una rottura si distinguono tra BILANCIATE: NON vi è perdita o acquisto di materiale genetico NON vi è effetto sul fenotipo (di regola); raramente possono esserci effetti nel fenotipo nei rari casi in cui la rottura per la traslocazione comporta l interruzione di un gene importante possibile traslocazione sbilanciata nella prole aborti spontanei SBILANCIATE: perdita o acquisto di materiale genetico effetti sul fenotipo derivano da una traslocazione bilanciata in uno dei 2 genitori 33

34 TRASLOCAZIONI bilanciate 34

35 TRASLOCAZIONI sbilanciate 35

36 Traslocazioni Reciproche 36

37 Traslocazione Robertsoniana traslocazione reciproca con fusione centrica di 2 cromosomi acrocentrici; bracci corti si fondono a loro volta costituendo un microsoma satellitato che in genere viene perduto *da notare che un gamete con una monosomia del 14 NON esiste nel cariotipo umano quindi viene abortito 37

38 ANOMALIE DI DIVISIONE DEL CENTROMERO Fusione Centrica La traslocazione robertsoniana deriva da eventi di fusione centrica; si possono verificare almeno 3 casi CASO 1 Fusione centrica con formazione di un cromosoma monocentrico il centromero deriva da entrambi i cromosomi 38

39 ANOMALIE DI DIVISIONE DEL CENTROMERO Fusione Centrica CASO 2 Rottura di un braccio corto e di un braccio lungo con formazione di un monocentrico il centromero deriva da uno solo dei cromosomi può formarsi un piccolissimo cromosoma, che molto sperso si perde; questo piccolissimo cromosoma ha un ruolo secondario in quanto è formato dai bracci corti, ossia regioni ridondanti, e spesso presenta satelliti 39

40 ANOMALIE DI DIVISIONE DEL CENTROMERO Fusione Centrica CASO 3 Rottura delle braccia corte con formazione di un dicentrico o di un monocentrico cromosoma dicentrico: cromosoma NON stabile in quanto alla divisione funzionano entrambi i centromeri che venendo agganciati dai poli opposti rompono di fatto il cromosoma cromosoma monocentrico: si forma per soppressione di uno dei centromeri 40

41 ANOMALIE DI DIVISIONE DEL CENTROMERO Fissione Centrica sutura perfettamente al centromero il centromero si rompe orizzontalmente formando 2 cromosomi, ognuno dei quali avente il suo centromero funzionante da 1 cromosoma se ne formano 2 (quindi si passa ad una situazione a 47 cromosomi) i cromosomi che si formano sono di fatto telocentrici, e si comportano come tali divisione verticale NON formano isocromosoma genoma bilanciato e fenotipo normale alla meiosi i prodotti della fissione centrica formano un trivalente con il cromosoma omologo segregazione come per la traslocazione Robertsoniana 41

42 ANOMALIE DI DIVISIONE DEL CENTROMERO Cromosoma isodicentrico sutura nettamente spostata da un lato (*1) riarrangiamento da un lato con perdita di buona parte dei bracci lunghi (*2) le estremità si saldano (*3) il centromero si separa verticalmente e il cromosoma si apre: in tal maniera il cromosoma risulta specularmente uguale rispetto al punto medio fra i 2 centromeri (*4) SE uno dei 2 centromeri si inattiva continua a comportarsi come un isocromosoma 42

43 ANOMALIE DI DIVISIONE DEL CENTROMERO presentano la delezione in un braccio e la duplicazione di un altro braccio presenta le 2 braccia uguali per dimensione e composizione di DNA (braccia isologhe), ossia speculari rispetto al centromero sempre metacentrico (per definizione; iso vuol dire che le braccia sono uguali) può avvenire nel p o nel q Isocromosoma sutura lievemente spostata da un lato si formano: 1 cromosoma acentrico viene perso 1 cromosoma centrico: NON si comporta come un cromatidio, ma si apre e si comporta come un cromatidio, che si apre alla prossima divisione forma isocromosoma 43

44 ANOMALIE DI DIVISIONE DEL CENTROMERO Isocromosoma Es. 1 44

45 ANOMALIE DI DIVISIONE DEL CENTROMERO Isocromosoma Es. 2 45