Sano o malato? Malattie genetiche da espansione di triplette o delezioni di DNA
Conoscenze propedeutiche Per poter svolgere questa a/vità, gli studen5 devono avere precedentemente acquisito le conoscenze rela5ve a: Duplicazione del DNA nelle cellule eucario5che Stru?ura e funzione del gene Sintesi proteica Leggi di Mendel Sistema nervoso centrale
Obiettivi Questo laboratorio perme?e di approfondire alcuni conce/ importan5 di gene5ca e biologia molecolare: la trasmissione dei cara?eri ereditari all interno di una famiglia la costruzione di alberi genealogici per individuare i sogge/ affe/ o portatori di mutazioni l analisi molecolare delle mutazioni del DNA dovute a espansione di triple?e o delezione di DNA l importanza dei test gene5ci e della medicina predi/va
Metodi sperimentali Amplificazione di una regione specifica del DNA con PCR Analisi dei prodo/ della PCR con ele?roforesi su gel di agarosio
Mutazioni + Mutazioni da espansioni di triple1e: - Corea di Hun6gton - Sindrome da X fragile Distrofia Duchenne
Mutazioni dinamiche! Nel 1991 sono state scoperte le espansioni instabili di ripetizioni trinucleotidiche che hanno messo in luce un nuovo meccanismo patogenetico! Queste triplette possono inserirsi al 3, al 5, nelle regioni codificanti e non codificanti di un gene e sono responsabili di diversi tipi di patologie! Si definiscono ripetizioni instabili perchè il numero delle ripetizioni tende a crescere (espandersi) con l aumentare delle generazioni a causa di crossing-over ineguali alla meiosi
Mutazioni determinate da espansione di triplette Cause: DNA slippage h?ps://www.hhmi.org/biointerac5ve/tri- nucleo5de- repeat
ANTICIPAZIONE Comparsa più PRECOCE o MAGGIORE GRAVITÀ DEI SINTOMI CLINICI con il passare delle generazioni La gravità di queste patologie correla direttamente con la grandezza dell espansione (HD) I,1 II,2 II,3 III,1 III,2 III,3 35 I 1 2 38 39 II 40 III 1 2 3 4 1 2 3 43 50
Corea di Hun6gton: OMIM 143100 h1p://www.omim.org/entry/143100 DOMINANTE
Corea di Hun6gton
Sindrome da X- fragile: OMIM 300624 h1p://www.omim.org/entry/300624?search=300624&highlight=300624
X Fragile syndrome (FRAXA) X-linked Frequenza: 1 maschio ogni ~1.250 è la seconda causa di ritardo mentale La patologia mostra il fenomeno dell anticipazione Causata da mutazioni nel gene FMR-1, espresso ad alti livelli nel cervello e nei testicoli, e ampiamente nell embrione Il gene normale ha al 5 -UTR la sequenza CGG ripetuta e polimorfica nella popolazione (6-55 ripetizioni)
Distrofia di Duchenne: OMIM 310200 h1p://www.omim.org/entry/310200?search=310200&highlight=310200
La Distrofina ha la funzione di conne?ere la membrana al citoscheletro, rappresentato dai filamen5 di Ac5na (in rosso) delle cellule del muscolo scheletrico e del muscolo cardiaco.
COSTRUZIONE ALBERI GENEALOGICI ado?ato nascituro
SCENARIO 1: COREA DI HUNTINGTON Quando Hank e sua moglie Sharanie hanno scoperto di aspe1are un figlio (ecograficamente femmina), hanno deciso di so1oporsi all analisi gene6ca per scoprire se il nascituro avesse ereditato la Corea di Hun6ngton, in quanto la madre di Hank era morta di questa patologia. Sua madre ha scoperto di essere malata solo a 41 anni. Il fratello minore di Hank non ha figli, ma sua sorella maggiore ha avuto due gemelli (un maschio e una femmina) molto giovane, prima di sapere che la madre fosse malata. Sono disponibili per l analisi gene6ca i DNA di: Hank e della sua futura figlia, dei suoi nonni materni ancora in vita, di suo fratello e di sua sorella. Costruisci l albero genealogico della famiglia.
SCENARIO 1:COREA DI HUNTINGTON
SCENARIO 2 SINDROME DELL X FRAGILE Paula è sposata con Grant e, dopo 4 anni e 3 abor6 spontanei, ha avuto un figlio di nome Ross. Ross ha comportamen6 au6s6ci e cara1eris6che del volto che hanno fa1o supporre che fosse affe1o da sindrome dell X fragile. La diagnosi è stata confermata gene6camente. Paula si so1opone ad ammiocentesi quando scopre di essere nuovamente incinta di un figlio maschio, per sapere se ha ereditato la patologia. Paula ha anche un fratello minore sano e una sorella minore, che ha avuto un figlio maschio da pochi mesi e che non sembra manifestare le cara1eris6che cliniche della sindrome. Sono a disposizione il DNA di: Paula; nascituro; genitori di Paula; la sorella di Paula e del figlio di quest ul6ma. Costruite l albero genealogico della famiglia
SCENARIO 2 : SINDROME DELL X FRAGILE
SCENARIO 3 DISTROFIA DI DUCHENNE Vi1oria, donna di circa 30 anni, si presenta al consultorio per avere una consulenza circa la Distrofia Muscolare di Duchenne. Vi1oria e' alla terza gravidanza, ha una figlia sana di sei anni, Eleonora, e un figlio di tre anni, Giorgio, a cui è stata diagnos6cata la DMD. La donna è ora in a1esa di un terzo figlio, che è risultato maschio all ecografia. Parlando con la madre, ha scoperto che un fratello della stessa è morto all'età di 21 anni, affe1o da DMD e che nella famiglia materna, nelle generazioni, si sono avu6 diversi casi di distrofia; la madre non si è mai so1oposta ad indagine, per cui non sa se è portatrice. Vi1oria ha una sorella maggiore che ha due figli: un maschio ed una femmina sani. Vorrebbe avere informazioni circa la possibilità che il nascituro sia affe1o da DMD e sapere se la figlia potrebbe essere portatrice sana. E disponibile all analisi il DNA di: la madre e la sorella di Vi1oria; il DNA di Vi1oria e quello dei suoi tre figli Costruite l albero genealogico della famiglia
SCENARIO 3: DISTROFIA DI DUCHENNE
h?p://www.osservatoriomala/erare.it/screening- neonatale/11174- screening- neonatale- la- legge- 167-2016- e- in- gazze?a- in- vigore- dal- 15- se?embre h?p://www.aismme.org/screening.asp