Caratteristiche di un carattere complesso (o multifattoriale) Il fenotipo è influenzato dall azione di più geni e da un elevata componente ambientale.
La Psoriasi è una malattia genetica? Se tu sei affetto da Psoriasi, quale é il rischio che sia affetto : Il tuo vicino di posto (nessuna parentela)? ~2% Tuo fratello 15-20% Il tuo gemello identico? 65-70% Conclusione: condividere una parte del patrimonio genetico influenza il il rischio di di malattia
Il raffreddore è una malattia genetica? Se tu sei affetto da raffreddore, quale é il rischio che sia affetto Il tuo vicino di posto (nessuna parentela)? ~50% Tuo fratello? ~50% Il tuo gemello identico? ~50% Conclusione: condividere lo lo stesso ambiente influenza il il rischio di di malattia
Cardiopatie come esempio di carattere complesso Fattori che influenzano il fenotipo: Peso corporeo ambientali Eccesso di esercizio fisico Dieta Livelli di colesterolo nel sangue Fumo suscettibilità genetici Presenza di cardiopatie nei parenti stretti
Suscettibilità = fattore di rischio Quando la suscettibilità supera un valore soglia compare la patologia Soglia oltre la quale esiste il Soglia oltre la quale esiste il rischio rischio di di manifestazione manifestazione fenotipica fenotipica Le evidenze della base genetica di un carattere soglia sono derivate da studi sui gemelli monozigoti (MZ) e dizigoti (DZ) Alto tasso di concordanza tra coppie di gemelli MZ (più alto) e DZ (più basso) patologie influenzate da fattori genetici
NB: I gemelli anche se monozigoti differiscono per: - repertorio di anticorpi e TcR (mutazioni somatiche e riarrangiamenti genomici); - mutazioni somatiche - inattivazione di uno dei cromosomi X, se donna.
Altri esempi di caratteri complessi nell uomo: Colore degli occhi Colore della pelle Obesità Altezza Intelligenza Ipertensione Diabete Malattie come la schizofrenia, psicosi maniaco-depressiva, autismo.
Caratteri poligenici Un carattere poligenico è un carattere determinato dall azione di più geni.
Esempio di eredità poligenica nell uomo uomo: il colore degli occhi (pigmentazione dell iride iride) Il colore degli occhi sembra variare in una scala continua dal nero al verde al grigio al blu E determinato da almeno 3 geni. 2 loci genici controllano la struttura dell iride che riflette la luce per dare il colore blu; un altro determina l abbondanza della melanina. Quando c è poca melanina gli occhi sono verdi, mentre marroni e neri derivano da sempre maggiori quantità di melanina
Esempio di eredità poligenica nell uomo uomo: il colore della pelle Il colore della pelle è un carattere determinato da tre o quattro geni L ambiente (per es. l esposizione al sole) contribuisce alla variazione del fenotipo
Caratteri quantitativi Sono quei caratteri che si manifestano con una variabilità continua (es. altezza, peso, attività enzimatica ecc ) e non discontinua (classi fenotipiche ben distinte) come i caratteri mendeliani Sono caratteri poligenici
Carattere altezza nelle piante: è un carattere mendeliano nella pianta di pisello Tutti gli individui della F1 presentano il carattere dominante Come atteso, nella generazione F2 ritorna il carattere recessivo (rapporto 1:3)
Carattere altezza nelle piante: è un carattere quantitativo nella pianta di tabacco Gli individui della F1 non rispettano le regole mendeliane di trasmissione del carattere Il rapporto 1:1 tra genotipo e fenotipo non è più identificabile, salvo agli estremi della curva
Ereditarietà del colore dei chicchi di grano (Nilsson-Ehle,, 1909) Si assume che il carattere sia determinato da 3 geni e che ciascuno, con due alleli, assortisca indipendentemente può essere spiegato con la segregazione e assortimento indipendente di più geni
Incrocio AaBbCc X AaBbCc Ipotizziamo che ogni allele dominante determini l aumento di 1 unità del carattere quantitativo 6 dominanti = 6 5 dominanti 1 recessivo = 5 4 dominanti 2 recessivi = 4 3 dominanti 3 recessivi = 3 2 dominanti 4 recessivi = 2 1 dominante 5 recessivi = 1 6 recessivi = 0 6 5 4 3 2 1 0
Criteri arbitrari per la discriminazione tra le classi La scelta dell intervallo tra le classi determina la forma della curva NB: Per un numero di campioni molto grande, la curva si avvicina ad una distribuzione normale o gaussiana
La distribuzione di un carattere quantitativo, distribuito secondo una curva gaussiana può essere descritta mediante due parametri statistici: -la media (valore medio) -la varianza e la deviazione standard (quanto i valori sono dispersi intorno alla media)
Nell esempio della pianta di tabacco: Nella F1 la media è circa = al valore intermedio tra i valori delle linee parentali Il valore medio alla F1 è circa = alla media della distribuzione dei valori nella F2 La F2 ha una varianza maggiore della F1
Essendo per definizione misurabili, i caratteri quantitativi sono identificati da valori numerici Il valore osservato (fenotipico) è la somma di due componenti: quella genetica e quella ambientale Per distinguere l influenza delle due componenti si misura la varianza che manifesta quel carattere. VarianzaTotale = V Genetica + V Ambientale
Ereditabilità Indica, in un gruppo d individui, la quota di variazione fenotipica dovuta a fattori genetici. Definiamo come ereditabilità (h 2 ) o varianza fenotipica di origine genetica il rapporto: Vgen (Vgen+Vamb) Se tutta la variazione fenotipica fosse d origine genetica, l ereditabilità sarebbe 1 Se tutta la variazione fenotipica fosse d origine ambientale, l ereditabilità sarebbe uguale a 0
Es. un valore di 0,7 significa che il 70% della variazione di quel carattere osservata nella popolazione è da attribuirsi a fattori genetici Cardiopatie congenite h 2 = 0,35 Ipertensione primitiva h 2 = 0,62 Schizofrenia h 2 = 0,80 NB: Una ereditabilità elevata non significa non significa che un carattere non sia influenzato dal suo ambiente poiché il genotipo e l ambiente interagiscono per determinare il fenotipo, nessuna scomposizione della varianza è in realtà in grado di separare le diverse fonti della variabilità.