Principali meccanismi attraverso i quali una mutazione provoca una patologia v Perdita di funzione v Acquisizione di funzione v Produzione di un peptide che, oltre a non svolgere la normale funzione, interferisce con il funzionamento del peptide normale (prodotto dall allele non mutato) (dominante negativo) v Espressione del gene in un momento o in uno spazio errato v Produzione di un peptide con nuove caratteristiche e proprietà
Fenotipi patologici dovuti ad acquisizione di funzione generalmente sono dominanti 1. aumento del livello di espressione del gene che produce una proteina normale mutazione quantitativa à mutazione in regioni regolative o eventi di duplicazione genica 2. aumento della capacità di ciascuna molecola di svolgere la normale funzione à mutazione qualitativa 3. acquisizione di una nuova funzione o proprietà à mutazione qualitativa
Malattie dovute a perdita di funzione generalmente sono recessive se dominanti si parla di APLOINSUFFICIENZA i soggetti malati molto spesso sono ETEROZIGOTI COMPOSTI (hanno due alleli non funzionanti ma diversi da un punto di vista molecolare)
Malattie genetiche dell emoglobina 1. Varianti strutturali (emoglobinopatie) 2. Talassemie 3. Persistenza ereditaria dell emoglobina fetale (HPFH)
circa il 7% della popolazione mondiale è portatore di diverse malattie ereditarie dell emoglobina, rendendole le più comuni malattie monogeniche in assoluto
Varianti strutturali Varianti che causano Anemia emolitica Varianti con alterato trasporto dell O2 Varianti con fenotipi talassemici
β-globina
oltre 700 varianti strutturali della β-glob sono state identificate, ma solo 3 sono presenti ad alta frequenza in popolazioni differenti HbS (Glu146Val,Sickle) Africa sotto il Sahara parte del Mediterraneo medio-oriente parte dell India (anemia emolitica) HbC (Glu6Lys) solo Africa occidentale, parte del Mediterraneo (anemia emolitica) HbE (Glu26Lys, talassemia) India, Asia sud-est
NB alcune varianti strutturali sono sintetizzate a tassi ridotti o sono altamente instabili producendo un fenotipo talassemico es: β-codon 26 GAGàAAGàHbE si attiva un sito di splicing criptico che causa un processamento di mrna anomalo che produce un fenotipo β-talassemico lieve
β-globina
Anemia falciforme - HbS Singola Sostituzione Glu 6 Val catena Beta HbS: Alterata solubilità Occlusione vasale Vantaggio dell eterozigote Normale Portatore Anemia Falc αα/ββ αα/ββ s αα/β s β s
HbC/HbS
Varianti con alterato trasporto dell O2: metaemoglobina
In ogni momento della vita di un individuo (periodo embrionale, fetale e post-natale) il rapporto n catene α/n catene non-α = 1 Si definisce talassemia la condizione in cui tale rapporto 1 alfa talassemie à α/non-α < 1 (c è un difetto di catene α) beta talassemie à α/non-α > 1 (c è un difetto di catene non α, che nell adulto sono sostanzialmente le β) Le talassemie sono quindi un difetto QUANTITATIVO
Nomenclatura Microcitemia o Talassemia minor o Trait talassemico à sono sinonimi e indicano la condizione CLINICAMENTE ASINTOMATICA degli eterozigoti facilmente individuabili attraverso un semplice esame ematologico Anemia mediterranea o Morbo di Cooley o Talassemia maior à sono sinonimi e indicano il quadro clinico, molto grave (mortale in assenza di cure) degli individui omozigoti (o eterozigoti composti per alleli non funzionanti) alleli β thal0 (α thal0 )à causano assenza completa di catene β (α) alleli β thal+ (α thal+ )à causano una riduzione più o meno marcata di catene β (α)
le talassemie sono classificate in: α-tal β-tal δβ-tal εγδβ-tal sulla base del difetto di sintesi N.B. ciascuna di queste forme è estremamente eterogenea
Patogenesi delle Talassemie
beta talassemie: beta O no produzione di catene beta beta + riduzione grave di catene beta beta ++ riduzione lieve di catene beta
in beta-talassemia mancano catene beta e come conseguenza aumentano le alfa aggregazione di catene alfa nei precursori maturazione cellulare anomala prematura distruzione nel midollo osseo anemia la gravità delle beta-talassemie dipende dallo sbilanciamento alfa/beta la gravità dell anemia influenzerà la gravità di splenomegalia, osteoporosi, sistema endocrino, cuore
n g e r o r
β-talassemie
Origine Hb Lepore per Crossing-over ineguale
Difetti di splicing
Difetti di splicing
La delezione dell LCR causa il silenziamento dei geni Beta
alfa-talassemie: α+ α 0 parziale completo difetto di sintesi genotipo normale: αα / αα alfa+ - α / αα delezioni α Τ α/ αα mutazioni puntiformi alfao - - / αα - α/ α -
condizione clinica n geni genotipo %prod α funz.
α-talassemie
Le α talassemie sono spesso dovute a delezione di uno o più geni α La gravità clinica del fenotipo dipende dal numero di geni α residui L individuo normale ha 4 geni α per assetto diploide Individuo con 3 geni α normale Individuo con 2 geni α lieve anemia Individuo con 1 gene α talassemico Individuo con 0 geni α idrope fetale (letale in utero)
Fisiopatologia delle α-talassemie Nelle α-talassemie le conseguenze dell eccesso di catene non -α sono abbastanza differenti. Si formano dei tetrameri: γ 4 (o emoglobina Bart) e β 4 (o emoglobina H). Essi sono solubili e non precipitano a livello midollare. Pertanto le α-talassemie, a differenza delle β-talassemie, non sono caratterizzate da un eritropoiesi inefficace severa. Questi tetrameri precipitano invece nei globuli rossi maturi, deternimando così una precoce distruzione a livello splenico, ovverosia una condizione di emolisi cronica.
Origine delle α-talassemie
Hb Constant Spring: α 0 talassemia Classe di mutanti: mutanti per singole mutazioni nel codone di terminazione (Si conoscono altre mutazioni puntiformi a carico dello stesso codone con medesimi effetti sulla produzione di α-globina)
Stabilità dell mrna
Stabilità dell mrna
Diretta : anemia falciforme Emoglobina S La mutazione elimina un sito di taglio per DdeI o per MstII
Southern blot (enzima MstII)
3 3 1 2 3 1 2 3