Citogenetica 1. classificazione dei cromosomi 2. mutazioni cromosomiche 3. mappe cromosomiche Genomica
Indagine citogenetiche La citogenetica studia la morfologia e le caratteristiche genetiche dei cromosomi
Cromatina eucromatina: colorazione debole condensata in mitosi geneticamente attiva eterocromatina: colorazione intensa condensata sempre centromerica e telomerica costitutiva e facoltativa (solo un omologo) (inattivazione genica)
Cariotipo piastra metafasica cariotipo L insieme dei cromosomi osservati al microscopio ottico durante la fase di condensazione della metafase si chiama cariotipo ed è definito dal numero e dalla forma dei cromosomi
Caratteristiche dei cromosomi centromero: costrizione e sede di attacco delle fibre del fuso telomeri: estremità terminali organizzatore nucleolare: regione di sintesi dell RNA ribosomiale (nucleolo)
Classificazione dei cromosomi I cromosomi sono classificati in base a: 0. dimensioni (lunghezza) 1. posizione del centromero p = braccio corto q = braccio lungo indice centromerico = p/p+q 2. morfologia
Tipologia dei cromosomi
Classificazione dei cromosomi umani I cromosomi umani sono suddivisi in 7 gruppi (dai più grandi, A, ai più piccoli, G) e numerati dal più lungo (1) al più corto (21, 22)
Dimensioni dei cromosomi umani I cromosomi umani hanno dimensioni da 50 a 250 Mb (in media 130 Mb)
Bandeggiatura La bandeggiatura del DNA permette un ulteriore grado di classificazione dei cromosomi e dei singoli bracci e consente una prima mappatura (localizzazione) dei geni esempio: 17p12.3 significa cromosoma 17 braccio corto banda 12 sottobanda 3 Bande G (Giemsa) Bande Q (chinacrina) Bande R (reverse Q)
Cromosomi politenici Nella Drosophila si osservano al microscopio ottico i cromosomi politenici generati dalla duplicazione ripetuta del DNA, nei quali sono distinguibili le bande
Mutazioni cromosomiche variazioni nella struttura variazioni nel numero 1) numero e/o posizione dei geni non corretta 2) punto di rottura all interno di un gene a) arrangiamento artificiale di geni (agricoltura) b) mappatura fisica dei geni (citogenetica)
Variazioni nella struttura delezioni inserzioni inversioni traslocazioni
Delezione
Origine delle delezioni rotture e riunione dei cromosomi (0) una: delezione terminale (2) due: delezione interstiziale crossing tra regioni ripetitive
Caratteristiche delle delezioni visibili citologicamente: anse di delezione letali in omozigosi pseudodominanza in eterozigosi
Genetica delle delezioni mappatura per delezione sindromi gravi nell uomo per effetto del bilanciamento genico cri-du-chat: delezione nel cromosoma 5
Duplicazione
Tipi di duplicazioni tandem diretta tandem inversa
Origine di duplicazioni e delezioni: rottura e riunione A A B C D E A B C D E A B D E B C C D E
Origine di duplicazioni e delezioni: crossing-over sfalsato
Esempio di duplicazione: mutazione Bar in Drosophila
Genetica delle duplicazioni 3 copie geniche: sbilanciamento nel dosaggio genico esempio: CMT1A
Inversione origine: due rotture, rotazione di 180 e riunione non sbilanciamento, ma possibili rotture nei geni
Tipi di inversione
Caratteristiche delle inversioni anse di inversione negli eterozigoti riduzione della frequenza di ricombinazione sterilità parziale aborti spontanei
Conseguenze dell inversione cromosomi dicentrici e acentrici danno origine a gameti o zigoti non vitali
Traslocazione
Traslocazione robertsoniana
Isocromosomi
Traslocazione reciproca una traslocazione in un eterozigote forma figure a croce in meiosi che possono segregare in modi diversi generando semisterilità perché alcuni tipi di gameti non sono vitali
Traslocazioni e tumori alcuni tumori (leucemia mieloide cronica, linfoma di Burkitt) sono causati da traslocazioni che aumentano l espressione di un gene per effetto di posizione
Variazioni nel numero euploidia poliploidia aneuploidia
Poliploidia e monoploidia 2n n < 2n 3n > 2n 4n > 2n
Poliploidia in piante e animali spesso il grado di ploidia è correlato alle dimensioni
Poliploidia fusione di gameti non aploidi o ploidia diversa raddoppiamento dopo fusione autopoliploidia: stessa specie allopoliploidia: specie diverse
Autotriploide 2n + 4n gameti n + 2n 3n sterili: gameti e/o zigoti aneuploidi non sono vitali esempio: banane
Allopoliploide artificiale: l esempio della raphanobrassica un anfidiploide (doppio diploide) fertile deriva dal raddoppiamento (spontaneo o indotto) dei cromosomi dell ibrido sterile
Allopoliploide naturale: l esempio del Triticum aestivum 2x=14 2x=14 4x=28 2x=14 6x=42
Aneuploidie monosomia: 2n-1 trisomia: 2n+1
Sbilanciamento nelle aneuploidie nelle aneuploidie sono deleti o triplicati tutti i geni di un intero cromosoma
Origine delle aneuploidie le aneuploidie derivano da fenomeni di non disgiunzione meiotica gameti n+1 fecondati con gameti normali n portano a trisomia gameti n-1 fecondati con gameti normali n portano a monosomia
Non disgiunzione I
Non disgiunzione II
Aneuploidie nell uomo
Sindrome di Down
Traslocazione 14:21 nella sindrome di Down
Mutazioni cromosomiche nell uomo 50% 0,6% il 50% degli aborti spontanei nella donna è dovuto ad anomalie cromosomiche