Acondroplasia
Forma di nanismo dismorfico (1:35.000) con arti corti e testa
sproporzionatamente più grossa, fronte prominente e naso appiattito. L'altezza
media raggiunge 130 cm nei maschi e 125 cm nelle femmine. Il termine indica
"senza formazione di cartilagine". La mutazione è in eterozigosi e consiste in
un arginina che sostituisce una glicina (G380R) nel recettore 3 del "fibroblast
growth factor" (FGFR3). Il gene è mappato sul braccio corto del cromosoma 4, a
4p16.3 circa 1.3 Mb più telomerico rispetto al gene della corea di
Huntington. L'acondroplasia si trasmette come carattere autosomico dominante a
penetranza completa. Dal momento gli affetti raramente hanno figli, nel 90% dei
casi la patologia è causata da una nuova mutazione che colpisce
preferenzialmente quel codone perché contiene un dinucleotide CpG. La mutazione
conferisce una funzione aumentata al recettore dell'FGF (allele ipermorfo) che è
una tirosin-chinasi di membrana. In risposta all'FGF il recettore dimerizza e si
fosforila trasducendo un segnale con la funzione di rallentare la proliferazione
dei condrociti e quindi la crescita ossea. Topi senza il gene FGF3R hanno ossa
lunghe e vertebre allungate.
Allele Una delle forme alternative di un
gene. Per ciascun locus autosomico un individuo possiede due alleli, uno
derivato dal padre e l'altro dalla madre.
Amniocentesi È una tecnica di diagnosi
prenatale che consiste nel prelevare del liquido amniotico dall’utero gravido.
Nel liquido amniotico si trovano cellule fetali (derivanti dalle vie
respiratorie e urinarie del feto) che vengono isolate ed utilizzate per le
analisi citogenetiche e/o molecolari. Tale prelievo si esegue tra la 15ma e la
18ma settimana di gestazione
sotto controllo ecografico per accertare la posizione della placenta, la
quantità di liquido amniotico, le dimensioni e la vitalità del feto e la
presenza di eventuali malformazioni fetali. Tra le indicazioni principali per
effettuare l’amniocentesi ci sono: età materna superiore ai 35 anni, un
precedente figlio affetto da anomalia cromosomica, una patologia genetica in
famiglia, un test effettuato sul siero che indichi il rischio aumentato di
un'anomalia cromosomica fetale. La abortività ripetuta non e' indicazione alla
amniocentesi, a meno che uno dei due genitori non sia portatore di una
traslocazione bilanciata, possibile causa degli aborti. E' universalmente
attribuito un rischio di abortività legata alla sola procedura pari allo 0,5%
(1:200), rischio che aumenterebbe se il prelievo è effettuato prima della 15ma
settimana. Ma tali dati sono influenzati dal fatto che si sottopongono
preferenzialmente all'amniocentesi
le donne con un rischio relativo di abortività più elevato.
Aneuploidia
E’ un fenomeno per cui il numero totale dei cromosomi in una cellula non è
esatto (nell'uomo 46), ma vi sono uno o più cromosomi in eccesso o in difetto.
Angelman (sindrome) Descritta da Herry
Angelman nel 1965 e detta anche "happy puppet syndrome" si può identificare in
Cucciolo (Dopey) "addormentato", il più giovane dei nani che non ha mai imparato
a parlare. L'incidenza è 1/20.000 nati. Le caratteristiche salienti sono ritardo
mentale con assenza del linguaggio, difficoltà nell'equilibrio, eccessivo buon
umore. Si associano di frequente crisi epilettiche e comunque alterazioni
dell'EEG e microcefalia relativa. E' causata da perdita di funzione di un gene
della regione cromosomica 15q11-q13, che è soggetta al fenomeno dell'imprinting del
cromosoma paterno. Il gene materno (l'unico ad essere espresso) può essere
alterato con 4 meccanismi noti: delezione, disomia uniparentale paterna, difetti
nell'imprinting o mutazioni a carico del gene UBE3A (ubiquitin ligasi). La
diagnosi è clinica e il difetto genetico non si identifica nel 20% dei casi.
Anticipazione Sempre discussa e
rifiutata dai genetisti è un fenomeno per
cui, per alcune malattie ereditarie che si manifestano in età adulta, si
osserva, con il passare delle generazioni, un esordio più precoce del disturbo
e/o un’aggravamento dei sintomi nei soggetti affetti. Molte volte è
semplicemente dovuta ad una maggiore attenzione nel riconoscere sintomi già
osservati in famiglia. In altri casi la variabilità dell'età di insorgenza porta
a sovrastimare l'anticipazione rispetto alla posticipazione. L’anticipazione è
reale caratteristica delle malattie causate dall’espansione di triplette (come la
corea di Huntington).
Aploinsufficienza
Insufficiente quantità di prodotto genico causata da una mutazione in
eterozigosi. La mutazione è di tipo allele amorfo o ipomorfo e colpisce geni per
i quali il 50% di prodotto genico non è abbastanza per garantirne la funzione.
Nella maggior parte dei casi un dosaggio preciso è richiesto ai fattori di
trascrizione e alle molecole di segnale espressi nel corso dello sviluppo.
Aplotipo Indica la precisa sequenza di
polimorfismi a un locus genico che vengono ereditati in blocco.
ASO (allele-specific oligonucleotide)
Oligonucleotide sintetico non più lungo di 20nt che ibrida con una sequenza di
DNA ma si dissocia, in particolari condizioni di stringenza, se la stessa
sequenza ha una variazione puntiforme. Gli ASO sono utilizzati come sonde
marcate per riconoscere le mutazioni più comuni.
Autosoma Ogni cromosoma non
sessuale. Una cellula diploide ha due copie di ciascun autosoma. Le cellule
somatiche umane possiedono 22 coppie di autosomi e 2 cromosomi sessuali. Le
cellule di topo 21 coppie di autosomi.
Autosomica dominante (malattia a trasmissione) E' dovuta a
mutazioni degli autosomi in eterozigosi. E' sufficiente un allele mutato affinché si manifesti la patologia,
indipendentemente dal sesso. Di
regola uno solo dei due genitori è affetto (ed è eterozigote) e trasmette la
mutazione, e quindi la patologia, al 50% della sua prole. Si trasmettono solo i
caratteri autosomici dominanti che consentono la riproduzione dell'individuo:
altrimenti il carattere si estingue con l'individuo affetto e la malattia si
ritrova solo come nuova mutazione. Un'eccezione è
rappresentata dalle patologie autosomiche dominanti a penetranza incompleta in
cui il carattere può essere trasmesso da un individuo non affetto. In alcuni casi la patologia si
manifesta ad un'età più avanzata, consentendo la riproduzione (es. Huntington) e
quindi la trasmissione del carattere patologico. In altri casi (neurofibromatosi, acondroplasia, ecc.), la riproduzione dell'affetto è
consentita, ma è svantaggiata
(ridotta fitness) e quindi la patologia è spesso causata da nuove mutazioni.
Il rischio riproduttivo è indipendente dal partner.
Autosomica recessiva (malattia
a trasmissione) E' dovuta a
mutazioni combinate in geni localizzati sugli autosomi. Sono necessari due alleli mutati
posti sugli autosomi.
In tale modalità di trasmissione, entrambi i
genitori sono portatori del gene mutato (di solito sono eterozigoti per la
mutazione e quindi non affetti): la mutazione di ciascun genitore viene trasmessa al 50% della
prole, ma solo il 25% è omozigote (due alleli mutati identici) o eterozigote composto
(due alleli mutati in modo diverso) e quindi affetto.
Prevalgono gli omozigoti in caso di unioni tra consanguinei o all'interno di
comunità chiuse. Un numero maggiore di eterozigoti composti si produce quando
nella popolazione sono presenti molti alleli mutati differenti (es. beta
talassemia). Il rischio riproduttivo è in relazione al partner.
BRCA 1 e 2 Geni mutati nella forme
familiari di carcinoma mammario (BReast CAncer) e ovarico. Mutazione di BRCA1
sul cromosoma 17q21 e di BRCA2 sul cromosoma 13q12 sono ereditate con modalità
autosomica dominante. Per entrambi i geni, la penetranza, ossia la probabilità
di sviluppare il cancro quando è presente una mutazione, è meno del 5% a 30 anni
supera il 50% a 50 anni di età e raggiunge l'85% a 70 anni.
Cariotipo Rappresenta l’insieme
delle caratteristiche che identificano un corredo cromosomico. In particolare:
il numero di cromosomi, la loro grandezza relativa, la lunghezza delle braccia
del cromosoma, eccetera.
Carrier
Un individuo che è portatore non affetto di una alterazione genica recessiva: ha
quindi un allele con una mutazione recessiva che è compensato nella funzione
dall'altro allele normale. E' anche definito così il portatore sano di una
traslocazione cromosomica bilanciata.
Cellule somatiche Tutte le cellule
dell’organismo eccetto quelle della linea germinale.
CentiMorgan (cM) Unità di misura di
una distanza genetica tra loci basata sul calcolo della frequenza di
ricombinazione. Se ne corso di una meiosi su cento avviene solo un crossing-over
tra due loci questo indica una distanza di 1 cM. Dal momento che la frequenza di
ricombinazione è differente nella meiosi maschile e femminile si usa un valore
medio tra i due. Mediamente 1 cM corrisponde a circa 850.000 bp, ma tale valore
è inversamente proporzionale alla ricombinazione. Ad esempio, 1cM è un valore
molto grande in prossimità dei centromeri e molto piccolo nelle regioni
pseudoautosomiche (PAR) dei cromosomi sessuali
Centromero Si tratta di una zona
del cromosoma, più sottile di altre, che svolge un ruolo fondamentale, durante
la divisione cellulare (meiosi e la mitosi), nel garantire la corretta
distribuzione dei cromosomi nelle cellule figlie. E' il punto in cui le fibre
del fuso si attaccano per far separare i cromosomi durante la divisione
cellulare.
Chiasma Un crossing-over visibile tra
cromosomi omologhi appaiati durante la profase I della meiosi.
Chimera Creatura mitologica con corpo e
testa di leone, seconda testa di capra e coda di serpente. In genetica indica un
organismo costituito derivato da due o più popolazioni di cellule geneticamente
differenti in quanto derivate da altrettanti zigoti. Sono anche ottenute per
fusione di cellule embrionali allo scopo di generare mutanti murini.
Clone L’insieme di cellule
originate da una stessa progenitrice e che hanno quindi lo stesso genotipo.
Codice genetico Ogni tripletta di
basi nella sequenza di DNA corrisponde a un aminoacido nella proteina codificata
da quella sequenza. Il codice genetico rappresenta la chiave di lettura per
conoscere la corrispondenza fra le triplette e gli aminoacidi
Consanguineità
Condizione che si riferisce all'avere in comune almeno un antenato. La
consanguineità tra genitori costituisce un importante fattore di rischio per la
prole. Infatti i cugini di primo grado (che hanno due nonni in comune)
condividono 1/8 del patrimonio genetico ed hanno un rischio riproduttivo
raddoppiato per patologie recessive.
Consulenza genetica è il processo che
fornisce agli individui e alle loro famiglie le informazioni sulla natura, sui
meccanismi di trasmissione ereditaria e sulle implicazioni delle malattie
genetiche allo scopo di aiutarli a prendere decisioni personali.
Cri du chat
(sindrome da delezione 5p) Prende il nome dal caratteristico
pianto monotono dei bambini affetti per un abnorme sviluppo della laringe. E'
dovuto ad una delezione in eterozigosi della regione cromosomica 5p15.2 che
porta ad aploinsufficienza alcuni geni chiave per lo sviluppo cerebrale. Il
bambino è sotto peso ed ipotonico. Caratteristico è il viso con testa piccola
(<10 percentile), sella nasale ampia, mandibola piccola (micrognazia), aumento
della distanza interoculare (ipertelorismo), epicanto. Il quoziente di
intelligenza è spesso <50 e tra tali individui la frequenza della malattia è
1:350, mentre nella popolazione generale è 1/20.000-50.000. l'80% dei casi è
dovuto a nuove mutazioni.
Criptico (sito di splicing) E’ una
sequenza presente nel pre-mRNA che ha omologia con un sito canonico di splicing.
I siti criptici possono essere utilizzati quando i meccanismi dello splicing
sono alterati, oppure quando una mutazione rende il sito criptico ancora più
simile al sito di splicing reale. Un esempio è dato dalla mutazione che causa la
progeria di Hutchinson-Gilford (vedi).
Cromosoma E’ un’unità discreta del
genoma che contiene numerosi geni ed è visibile come entità morfologica soltanto
durante la divisione cellulare. Ciascun cromosoma è costituito da una molecola
molto lunga di DNA e da una massa di proteine approssimativamente uguale.
Cromosomi sessuali Si tratta dei
cromosomi X e Y la cui combinazione determina il sesso dell’individuo; XX nelle
femmine e XY nei maschi.
Denaturazione Indica la conversione
del DNA dalla struttura a doppia elica a quella a singolo filamento. Viene
ottenuta mediante un processo termico oppure con un trattamento chimico a base
di agenti alcalini (pH >11).
DHPLC denaturing high performance
liquid chromatography: tecnica di pre-screening molto sensibile (>95%) per
identificare la presenza di una variazione della sequenza del DNA. Si basa
sull'analisi cromatografica mediante reverse-phase HPLC di frammenti di DNA.
Ogni frammento è in genere lungo 180-450 bp e ottenuto mediante PCR . L'analisi
viene effettuata a temperature prossime a quella di denaturazione del frammento
in modo che vi è una separazione ottimale tra eteroduplex ed omoduplex. L'omoduplex
è un frammento di DNA composto da due eliche perfettamente complementari, con
tutte le basi appaiate. L'eteroduplex è invece composto da due eliche che almeno
in una punto presentano un errato appaiamento dovuto ad una sequenza diversa. Se ci
sono solo omoduplex la sequenza del DNA è omogenea e tutti i frammenti
analizzati sono identici. La presenza aggiuntiva degli eteroduplex indica invece che il DNA analizzato è costituito da due tipi di
frammenti e quindi c'è una differenza nella sequenza del DNA. Tale differenza è
poi individuata mediante sequenziamento diretto. La tecnica consente un
risparmio di tempo e una forte riduzione dei costi rispetto al sequenziamento di ogni campione. Quando si fa uno screening occorre ricordare che la
tecnica rileva direttamente le variazioni di sequenza in eterozigosi, mentre può
rilevare quelle in omozigosi solo dopo preibridazione con sequenze standard di
controllo.
Diagnosi prenatale E’ l’insieme
delle tecniche ostetriche o di laboratorio utilizzate per identificare eventuali
difetti congeniti del feto, genetici e non genetici.
Diploide Il numero di cromosomi
normalmente presenti in una cellula somatica: Nell’uomo ci sono 46 cromosomi in
ciascuna cellula somatica. Questo rappresenta il doppio dei cromosomi presenti
in un gamete aploide (23). Nel topo sono 44.
Disomia uniparentale Una coppia di
cromosomi omologhi ereditati da un solo genitore senza il contributo dell’altro
genitore.
Distrofia miotonica o di Steinert (DM1)
La più comune distrofia muscolare dell'adulto (1:8000) caratterizzata danno
muscolare che inizia alle estremità distali e difetti di conduzione cardiaci.
Caratteristico è il fenomeno miotonico: questo consiste nella incapacità
di rilassare i muscoli dopo una contrazione muscolare a freddo. Si possono
associare cataratta, ipotiroidismo, diabete, colelitiasi e alterazioni
comportamentali, E' trasmessa come carattere autosomico dominante
associato all'espansione di una tripletta CTG nel 3' non tradotto (UTR) del gene
dystrophia myotonica protein kinase (DMPK) sul cromosoma 19q13.3. Gli individui
normali hanno 5 triplette, i non affetti a rischio di espansione hanno oltre 20
triplette, gli affetti lievi 50-80, i gravi anche 2000 e più. E' caratterizzata
dal fenomeno dell'anticipazione, con possibilità di forti espansioni solo
attraverso la linea germinale femminile, fino ad arrivare, in figli di donne
miotoniche, alla grave forma congenita con ipotonia neonatale, ritardo
mentale e motorio. Le espansioni determinano la formazione di molecole di RNA
ricche di CUG che si ripiegano in strutture "hairpin" sequestrando nel
nucleo fattori di splicing quali muscleblind-like1(MBNL1). Questo sequestro
altera i processi di splicing alternativo, facendo esprimere trascritti
embrionali. Un trattamento basato sull'aumento dei livelli di MBNL1 ripristina
lo splicing corretto nel modello murino.
Distrofina La proteina assente
nella distrofia muscolare di Duchenne (DMD) e ridotta o alterata nella distrofia
muscolare di Becker (BMD). L'isoforma muscolare pesa 427kDa ed è ancorata sul
versante interno della membrana delle cellule. Ha una forma a bastoncello ed è
parte del complesso distrofina-glicoproteine, composto da distroglicani,
sarcoglicani e sintrofine. E' codificata dal gene più lungo del genoma umano
(2.220.000 nucleotidi) posizionato ad Xp21. Sono necessarie oltre 16 ore per
trascriverne l'RNA. Il gene fu tra i primi ad essere
identificato nel 1985 mediante clonaggio posizionale. Il gene della distrofina è
molto complesso e contiene otto promotori indipendenti e due siti di
poliadenilazione. L'RNA della distrofina è composto da 79 esoni con splicing
cotrascrizionale ed una grande varietà di isoforme dovute al fenomeno dello
splicing alternativo.
DNA mitocondriale (mtDNA) Il DNA
presente in 2-10 copie in ciascun mitocondrio. E' costituito da una sequenza
circolare di 16.569 bp. Non ha istoni, né introni. Codifica per 37 geni, di cui
22 sono tRNA, 13 proteine della fosforilazione ossidativa e 2 rRNA. Viene
ereditato esclusivamente per via materna senza ricombinazione, in quanto l'mtDNA
degli spermatozoi è ubiquitinato è distrutto dopo la fecondazione. Pertanto
l'analisi del mtDNA permette di tracciare la storia genetica delle popolazioni
attraverso le donne. Se tutte le molecole di mtDNA sono identiche si parla di
omoplasmia, viceversa si definisce eteroplasmia la presenza di mtDNA con
differenze nella sequenza.
Down (sindrome) Descritta
clinicamente da John Down nel 1862 è la più frequente trisomia alla nascita. Nel
95%dei casi è dovuta alla presenza di un cromosoma 21 in più per errata
disgiunzione cromosomica durante l’oogenesi che è più frequente nelle madri di
età avanzata. Nel 5% dei casi, invece, è dovuto a traslocazione di parte del
cromosoma 21 su altri cromosomi. Il rischio di ricorrenza in quest'ultimo caso è
molto maggiore. Molte caratteristiche della malattia si riscontrano anche negli
individui che presentano una copia in più delle regione cromosomica 21q22. Alla
nascita i bambini presentano peso inferiore alla norma, ipotonia, taglio
mongolico degli occhi; bocca piccola aperta da cui protrude la lingua, orecchie
piccole con attaccatura bassa. Le mani sono corte e tozze, con indice, medio e
anulare della stessa lunghezza ed il palmo presenta un’unica piega di flessione.
Spesso si associano cardiopatie congenita o atresia duodenale. Comune è il
ritardo mentale, di grado molto variabile con deficit del linguaggio e della
memoria . Le tappe di apprendimento seguono fasi ritardate. La motricità è
sfasata di circa 12-18 mesi: e la manipolazione di 1-4 mesi. Lo sviluppo
cognitivo è compromesso soprattutto in relazione alla capacità di astrarre.
Elettroforesi E’ una tecnica che
consente di separare molecole dotate di carica elettrica (come l’acido nucleico
e le proteine) che vengono fatte migrare in una matrice porosa (poliacrilamide o
agarosio) in presenza di un campo elettrico. La migrazione in una specifica
posizione della matrice dipende sia dalle dimensioni, sia dalla carica della
molecola in esame. Gli acidi nucleici hanno carica negativa e migrano verso il
polo positivo (catodo).
Enzima di restrizione Enzima di
origine batterica che riconosce brevi sequenze specifiche di DNA, chiamate siti
di restrizione, e taglia la molecola in corrispondenza delle stesse. La maggior
parte dei siti di restrizione ha una struttura palindromica, ossia la sequenza
si ripete invertita e può essere letta in entrambe le direzioni: ad esempio il
sito Eco R1 ha la sequenza GAA TTC in cui dopo la prima tripletta (GAA) segue la
tripletta complementare invertita TTC.
Esone Si definisce in questo modo
ogni segmento di un trascritto di RNA che è presente al termine del processo
dello splicing. Può essere codificante e non codificante, mentre l'introne, che
costituisce il segmento rimosso, comunque non può essere tradotto
Espansione (mutazione dinamica) Si
definisce in questo modo una mutazione che consiste nella ripetizione di una
particolare sequenza di basi del DNA (di regola tre) fino a molte copie in più
rispetto ad un allele normale
EST (expressed sequence tags) Sono
sequenze singole di cDNA inserite nella banca dati dbEST in modo non ordinato.
La lunghezza di tali sequenze è di 300-800 basi e contengono frequentemente
errori dovuti alla cattiva qualità delle sequenze che non sono verificate e
rianalizzate. Di regola corrispondono a sequenze esoniche, ma a volte si
ritrovano EST complementari a regioni genomiche non riferibili a geni. L'utilità
è data dal numero elevato che permette una ridondanza di EST corrispondenti allo
stesso trascritto. Questo consente di avere un'idea dei tessuti in cui il
gene è espresso. Al gennaio 2007 dbEST comprende 40,8 milioni di sequenze, di
cui 7,9 sono umane.
Eterogeneità allelica Si riferisce
alla presenza di quadri clinici simili o identici dovuti a mutazioni diverse
dello stesso gene.
Eterogeneità genetica Si riferisce
alla presenza di quadri clinici simili o identici dovuti a mutazioni in geni
diversi. Gli esempi più clamorosi sono rappresentati dal ritardo mentale e dalla
retinite pigmentosa in cui centinaia di geni differenti possono essere
responsabili
Eterozigote Un individuo che ha
almeno una base di DNA di differenza tra i due alleli di un certo gene
Fenotipo L’insieme delle
caratteristiche morfologiche e fisiologiche dell’individuo che sono determinate
sia dal patrimonio genetico, sia dai fattori ambientali.
Fragile (sito)
E' una rottura o una costrizione dei cromosomi in metafase che insorge quando le
cellule sono esposte ad una perturbazione della replicazione del DNA. Siti
fragili sono stati individuati su tutti i cromosomi e prendono il nome della
banda cromosomica in cui sono osservati, come ad esempio fra(X)(q27.3). La
nomenclatura HUGO chiama questo sito FRAXA, cioè il primo sito fragile
identificato sul cromosoma X. Esistono siti fragili comuni, presenti in tutti
gli individui e siti rari, presenti in una piccola parte della popolazione. La
maggior parte dei siti rari è indotta dalla deprivazione di folati, mentre altri
sono indotti da distamicina A (che lega il solco minore del DNA nelle regioni
ricche di A/T) o bromodeossiuridina (BrdU). I siti fragili comuni sono indotti
dall'afidicolina (antibiotico inibitore della DNA polimerasi) o dalla
5-azacitidina. La posizione dei siti fragili è conservata tra le specie e queste
regioni sono quelle più frequentemente coinvolte nei riarrangiamenti durante
l'evoluzione e nelle cellule cancerose.
Gemelli dizigoti Originano dalla
fecondazione di due ovociti da parte di due spermatozoi diversi e condividono il
50% del loro patrimonio genetico come i fratelli.
Gemelli monozigoti Derivano dallo
stesso zigote e hanno quindi patrimonio genetico identico.
Gene In genere viene definito come
una sequenza di DNA che contiene il messaggio per la produzione di una proteina.
In realtà il prodotto finale può essere anche l'RNA come tale. Quindi la
definizione più ampia è quella di unità trascrizionale.
Genotipo Rappresenta la
costituzione genetica dell’individuo e viene rivelato dall’analisi di tipo
molecolare.
Huntington (malattia) Descritta da
George Huntington nel 1872, è detta anche còrea che in greco indica la danza.
Alla base vi è una degenerazione programmata geneticamente dei neuroni dei
gangli basali (nuclei caudato e pallido) e della corteccia . Ha una prevalenza
di 1/10,000 e presenta il fenomeno dell'anticipazione. Si trasmette nel 97% dei
casi come
carattere autosomico dominante associato al gene huntingtina sul cromosoma 4p16.3. Solo il 3% dei casi è dovuto a nuove mutazioni. In tutti i casi
c'è un'espansione dinamica della tripletta CAG che codifica per la glutammina.
Il numero max di CAG per un soggetto non a rischio è fino a 28, tra 29 e 39 CAG
la malattia si potrebbe presentare alla generazione successiva (premutazione),
oltre 39 CAG il soggetto è considerato affetto anche se la patologia non si è
ancora manifestata. Dal momento che il test è in grado di prevedere che la
patologia si manifesterà in futuro, l'esecuzione in soggetti sani solleva
problemi di natura etica. La Huntingtina con
poliglutammina forma aggregati nei neuroni causandone la morte. Il paziente
presenta all'inizio sintomi psichiatrici quali depressione, irritabilità, difficoltà a prendere decisioni,
poi presenta movimenti incontrollati simili a una danza e demenza. Pur con una grande variabilità individuale, la
malattia avanza inesorabilmente fino alla morte. Tentativi terapeutici sono in
corso con la cistamina che inibisce la transglutaminasi coinvolta nella
formazione degli aggregati.
Imprinting e' il fenomeno per cui,
in seguito a modificazioni epigenetiche (non correlate alla sequenza primaria
del DNA) un gene viene espresso in maniera diversa a seconda dell'origine
materna o paterna. Un meccanismo coinvolto è la
differente metilazione del DNA.. L’imprinting viene rinnovato ad ogni
generazione. Regioni cromosomiche che comprendono uno o più geni possono essere
attive o spente a seconda del genitore da cui quel cromosoma è stato trasmesso.
Ipertelorismo Può essere riferito a
qualsiasi organo pari, ma in genere si riferisce agli occhi. Malformazione
dovuta a un maggiore sviluppo relativo delle ali dello sfenoide, per cui le
orbite sono più distanziate tra loro: in tal caso la radice del naso è
allargata.
Isole CpG (CpG island) Si indica
così una regione genomica con un'abbondanza relativa di citosine (C)
seguite da guanine (G) nella sequenza del DNA. Nel genoma umano vi è il 23% di
CpG di quanto sarebbe atteso. Questo è dovuto alla metilazione del dinucleotide
CpG che ne induce una mutazione (transizione) in dinucleotide TpG. Sono invece
presenti maggiori concentrazioni di CpG in prossimità del 40% dei promotori dei
geni (isole). Questo indica che tali regioni non sono metilate perché attive
trascrizionalmente. Alcuni enzimi di restrizione contenenti CG nella sequenza
sono utilizzati per riconoscere le isole. Tra questi NotI che taglia la sequenza
GCGGCCGC contenente due CpG. Quasi tutti i siti NotI sono
localizzati all'interno di isole CpG.
Linkage E’ la tendenza di due geni
a essere ereditati insieme in funzione della loro vicinanza su un cromosoma. Si
misura in termini di percentuale di ricombinazione; maggiore è la vicinanza di
due geni su un cromosoma, minore è la probabilità che si separino durante il
crossing over. L’analisi di linkage sfrutta questa caratteristica per
identificare, attraverso l’uso di sequenze specifiche di DNA (marcatori), i
geni-malattia segreganti in alcune grandi famiglie.
Locus Indica la posizione in cui
risiede un gene su un cromosoma. Il locus può essere occupato da uno qualsiasi
degli alleli del gene in questione.
Malattia mendeliana Qualsiasi
patologia che segue le leggi di trasmissione ereditaria ipotizzate da Gregor
Mendel. Si definiscono mendeliane solo le malattie monogeniche, mentre sono non
mendeliane le patologie ad eredità poligenica.
Metilazione del DNA Consiste nel
legame covalente di gruppi metilici alle basi azotate del DNA. Negli eucarioti
questo processo avviene principalmente a livello della citosina che ha al 3' una
guanina: La metilazione è associato a una ridotta trascrizione dei geni e può
essere causa di mutazione della citosina in timina.
Mutazione somatica Qualsiasi
alterazione genetica che avviene in una cellula non germinale. Per definizione è
una mutazione random (casuale) e nel corso della vita adulta ogni cellula
accumula un set di mutazioni somatiche differenti dalle altre
Mutazioni
dinamiche sono coinvolte sequenze del DNA composte da tre
nucleotidi che si susseguono a tandem: la mutazione consiste nell' aumento
abnorme nel numero di elementi ripetuti associati ad alcune malattie genetiche.
Quando è molto elevato il numero di ripetizioni diviene instabile: può variare
nei componenti della stessa famiglia e anche nelle cellule dello stesso
individuo. Esistono due tipi di ripetizioni: 1) elementi codificanti, cioè
posizionati all'interno di un open-reading frame, 2) ripetizioni non
codificanti ma comunque trascritte che possono essere localizzate nel 5'UTR in
un introne o nel 3'UTR di un gene.
Mutazioni puntiformi Si tratta di
piccole alterazioni
della sequenza nucleotidica del DNA. Possono essere sostituzioni o piccole (max
10 nucleotidi) inserzioni o/e delezioni. Come conseguenza sono mutazioni missenso,
frame-shift o non senso. Le mutazioni missenso sono quelle in cui il cambiamento
determina nel prodotto proteico la sostituzione di un aminoacido con un
aminoacido differente. Sebbene queste alterazioni generalmente non provochino
conseguenze nella funzionalità della proteina (polimorfismi o varianti) , ci
sono casi in cui anche una minima alterazione può avere conseguenze gravi. Le
mutazioni frame-shift o di slittamento del modulo di lettura consistono
nell’inserzione o delezione di un numero di nucleotidi non divisibile per 3 (1,
2, 4, 5, 7, 8, 10, ecc.) con conseguente sfasamento della cornice di
lettura delle triplette dell'RNA messaggero. Questa mutazione determina la
traduzione non corretta della proteina a valle della mutazione. La mutazione non
senso è quella in cui la modificazione nucleotidica provoca la creazione di un
tripletta di stop, che blocca la sintesi della proteina prematuramente. In
questo caso, la funzionalità della proteina dipenderà dalla posizione dello
stop.
Neurofibromatosi di tipo I (NF1 o von Recklinghausen) è una
delle più comuni malattie genetiche con una prevalenza alla nascita di 1:3000.
E' caratterizzata da almeno due tra i seguenti segni: macchie caffèlatte, noduli
di Lisch (amartomi dell'iride), neurofibromi, lentigginosi ascellare o
inguinale, una lesione ossea distintiva (displasia dello sfenoide,
assottigliamento della corticale delle ossa lunghe), glioma ottico o un parente
di primo grado con NF1. E' causata da mutazioni in eterozigosi del gene NF1 sul
cromosoma 17q che si trasmettono come carattere autosomico dominante a
penetranza completa dopo i 12 anni ed espressività variabile. Nel 50% dei casi
la malattia è causata da nuove mutazioni a cui è particolarmente sensibile il
gene NF1. Le mutazioni sono nonsenso, missenso, alterazioni dei siti di splicing,
delezioni o inserzioni. Tutte causano la perdita di funzione dell'allele
colpito.
Noonan
(sindrome) è una sindrome dismorfica trasmessa come carattere autosomico dominante.
E'
detta anche pseudo-Turner (nelle donne) o Turner maschile (negli uomini). E'
dovuta a mutazioni missenso del gene PTPN11 sul cromosoma 12q24.1. Questo
codifica per la protein fosfatasi non recettoriale 11 che, a causa di mutazioni
che colpiscono il dominio src-homology 2, acquisisce una conformazione più
attiva e quindi diviene allele dominante. Le caratteristiche principali
includono una bassa statura che risponde al GH, dismorfismo facciale,
malformazioni cardiache, deformità del torace e pterigio: in aggiunta vi sono
altri elementi clinici variabilmente presenti nelle persone affette.
Northern
blot tecnica utile allo studio dell'espressione RNA che consente di
valutare le dimensioni e la relativa abbondanza dei trascritti. Si può
utilizzare RNA totale o da mRNA isolato mediante l'uso di cromatografia su
poli-T. L'RNA è separato mediante gel di agarosio in condizioni denaturanti in
modo che la corsa elettroforetica non sia condizionata dalla formazione di
legami intracatenari. Il trasferimento avviene su membrana di nitrocelulosa o di
nylon e, come per il Southern blot, la sonda radioattiva riconosce le sequenze
complementari.
Nucleotidi Sono i componenti
fondamentali degli acidi nucleici, costituiti da basi puriniche e pirimidiniche,
dal 2-desossiribosio e da gruppi fosfato.
Omozigote Un individuo che porta
due alleli identici di un gene specifico sui due cromosomi omologhi.
Oncogèni Si tratta di geni che
hanno subito una mutazione dominante che contribuisce a determinare la
trasformazione neoplastica della cellula. In genere sono trasformati in oncogèni
quei geni che hanno una funzione essenziale nella regolazione del ciclo
cellulare
Penetranza La frequenza con cui gli
individui che hanno un dato genotipo esprimono un fenotipo. E’ definita completa
se tutti gli individui esprimono il fenotipo, incompleta se vi sono individui
che non lo esprimono. Il fenotipo può variare per l’interazione con altri geni o
con l’ambiente.
Polimorfismo Un segmento di DNA che
ha più di una forma (allele), ognuna delle quali ha una frequenza pari almeno
all’1% (0.01) nella popolazione. Se la frequenza è inferiore si parla di
variante. Un polimorfismo di per sé non determina alcuna patologia ma in
combinazione con altri potrebbe influenzarne la suscettibilità
Polymerase Chain Reaction o PCR E'
la tecnica più importante e diffusa di genetica molecolare. Essa consente di
riprodurre in un tubo di reazione cicli di duplicazione del DNA mediante
l'impiego di una DNA polimerasi termostabile, i deossinucleotidi trifosfato, le
sequenze di innesco e opportuni tamponi. Un segmento di DNA può essere
riprodotto teoricamente all'infinito, ma per la maggior parte degli usi sono
sufficienti alcuni milioni di copie. I cicli di reazione sono in genere 25-30 e
sono prodotti mediante tre fasi termiche dette denaturazione, annealing,
polimerizzazione. Esiste una variante di questa reazione che permette di
amplificare frammenti più lunghi di DNA (long-PCR).
Progeria (Hutchinson-Gilford) Rara
sindrome genetica in cui è accelerato il processo di invecchiamento per una
nuova mutazione in eterozigosi del gene lamina A a 1q23. I bambini presentano
una bassa statura, pelle rugosa, calvizie, assenza di tessuto adiposo e sono
soggetti ad aterosclerosi ed infarto. La mutazione non cambia l'aminoacido
glicina G608G, ma introduce un sito donor di splicing GGT che fa perdere 50
aminoacidi alla proteina. Il risultato finale è una proteina che rimane immatura
e farnesilata perché priva di un sito di clivaggio. Questa proteina si introduce
nell'architettura della lamina nucleare deformandola ed ostacolando i processi
di riparazione del DNA. Il test genetico è semplice. Gli affetti sono trattati
con antiaggreganti. Attualmente è in corso una sperimentazione con inibitori di
farnesil-trasferasi. Non vi è rischio di ricorrenza, a meno di mosaicismo
germinale.
Propositus Detto anche "index case" o
probando. L’individuo affetto che conduce la famiglia all’attenzione del
genetista.
Sindattilia Disordine del
differenziamento che avviene tra la sesta e l'ottava settimana di gestazione in
cui alcune dita restano unite. Sono più spesso coinvolti il medio e l'anulare.
Può essere completa o incompleta, nel caso in cui le falangi distali restano
separate. Nella sindattilia semplice le dita sono unite da tessuto molle, nella
forma complessa è interposto tessuto osseo o cartilagineo, nella forma
complicata altre anomalie sono presenti. Nel 50% dei casi è bilaterale. Può
essere sindromica.
Sindrome Un insieme di segni clinici
apparentemente non collegati, ma che si osservano contemporaneamente nei
pazienti, così di frequente da essere riconosciuti come un’unica patologia.
Southern blot Tecnica ideata dall'inglese
Edwin Mellor Southern (oggi professore emerito ad Oxford) per riconoscere la
presenza di una specifica molecola di DNA mediante l'uso di una sonda. Il
principio di base è trasferire ad un foglio di nitrocellulosa il DNA dopo la
separazione elettroforetica. Il Southern blot genomico umano richiede un
quantitativo minimo di 10 microgrammi di DNA. Questo è tagliato con uno
specifico enzima di restrizione in frammenti poi separati mediante elettroforesi
in gel di agarosio a concentrazione e tampone opportuni. Dopo la corsa il gel
viene posto in una soluzione denaturante di NaOH 0..5M per separare le eliche.
Dopo neutralizzazione il contenuto del gel è trasferito per capillarità al
foglio di nitrocellulosa in alto sale. Il DNA è poi legato covalentemente ad 80C
sottovuoto. A questo punto il foglio viene immerso in una soluzione contenenente una sonda marcata con P32 che ibridizza con sequenze complementari
presenti sul foglio. L'ibridazione è condotta ad un opportuna temperatura per
almeno 18 ore in alto sale ed in presenza di una soluzione conosciuta come
Denhardt e di DNA carrier. Il filtro è poi lavato in soluzione ipotonica e ad
alta temperatura ed esposto per l'autoradiografia. Al termine si visualizzeranno
frammenti di DNA di dimensione nota che hanno ibridato con la sonda. Spesso oggi
si sostituisce la nitrocellulosa con il nylon che è meccanicamente più robusto,
ma presenta più inconvenienti tecnici. Altra varietà è l'uso di una sonda
fluorescente che comunque comporta una minore sensibilità che la rende inadatta
allo studio del DNA genomico umano.
Splicing Termine che indica il
montaggio di una pellicola cinematografica e per estensione la maturazione del
trascritto primario dei geni eucariotici, con la rimozione degli introni e la
saldatura degli esoni. Alcuni introni sono presenti anche nei geni degli
archeobatteri, mentre sono assenti in quelli degli eubatteri.
SSCP (single-strand conformation polymorphism)
Termine improprio che indica un metodo molto diffuso e poco costoso per
comparare i frammenti di DNA amplificati mediante PCR allo scopo di identificare
quelli con una sequenza differente. I frammenti di DNA sono dapprima denaturati
a 99°C e poi rapidamente raffreddati in una soluzione contenente formammide ed
NaOH in modo da preservare le strutture a singola elica . I campioni sono
separati su gel verticale di acrilammide in condizioni non denaturanti. Ciascuna
singola elica tenderà a ripiegarsi in conformazioni complesse che variano se
varia la sequenza primaria delle basi. Pertanto il gel deve essere sensibile
alle piccole alterazioni di conformazione del DNA. Questo si ottiene con
un'elevata concentrazione di acrilammide (10-15%) con un basso apporto
bis-acrilammide/acrilammide (1:80-200). Il DNA è visualizzato mediante uso
del radioattivo o silver staining. L'SSCP ha una sensibilità fino all'80% per
frammenti di dimensioni di 200-300 bp e rileva sia mutazioni in omozigosi sia in
eterozigosi. Maggiore sensibilità si ottiene solo ripetendo l'elettroforesi in
condizioni di corsa differenti per temperature e additivi (quali glicerolo, saccarosio, ecc).
Talassemia
(beta) Patologia autosomica recessiva caratterizzata da anemia
microcitemica causata da una ridotta sintesi della catena beta dell'emoglobina
A. Gli affetti possono avere una forma "major" che si manifesta prima dei 2 anni
con anemia severa e epatosplenomegalia o una forma "intermedia" che si manifesta
più tardi.
Telomero E’ la porzione terminale
di un cromosoma eucariotico.
Trasmissione legata al cromosoma X
Sono trasmesse con questa modalità le malattie causate da mutazioni a carico di
geni localizzati sul cromosoma X. Se la mutazione è recessiva, i maschi
che ricevono il cromosoma X mutato sono affetti mentre le femmine che ereditano
la mutazione sono in genere non affette o poco affette, perché sono costituite
da un mosaico di cellule mutate e normali in rapporto a quale dei due cromosomi
X è stato inattivato. Se la mutazione è dominante, le femmine che ricevono
una sola copia del gene mutato sono affette e spesso i maschi non sono vitali.
Triploidia Consiste nella presenza
di tre corredi cromosomici aploidi invece di 2: il numero
totale dei cromosomi umani diviene pertanto 3n=69. Il cariotipo più comune è
69,XXY (60% dei casi) poi 69,XXX (40%) mentre è raro il cariotipo 69, XYY. Tre
differenti meccanismi possono produrre la triploidia: 1) la dispermia, dovuta
alla doppia fertlizzazione di un oocita normale (66% dei casi); 2) la diandria,
non disgiunzione meiotica durante la spematogenesi con la fecondazione di uno
spermatozoo diploide (24%); 3) la diginia, ossia la non disgiunzione dell'oocita
che resta diploide (10% dei casi).
Trisomia
La presenza di tre cromosomi omologhi piuttosto che i normali due: il numero
totale dei cromosomi umani diviene pertanto 2n+1=47. Il rischio di un feto
trisomico aumenta con l'età materna mentre il rischio di ricorrenza è circa
doppio se la donna ha avuto un precedente figlio trisomico. La trisomia può
avvenire a carico di un qualsiasi cromosoma. La più frequente trisomia è a
carico del cromosoma 16 che tuttavia porta ad aborto spontaneo del I trimestre.
Le trisomie autosomiche più frequenti nei nati sono nell'ordine la trisomia 21
(sindrome di Down), 18 (Edwards), 13 (Patau), 9 e 8. Le trisomie dei cromosomi
sessuali sono XXY (Klinefelter), XXX (tripla X) e XYY.
Tritest Si effettua a partire da un
campione di sangue materno prelevato a 15-20 settimane di gestazione. Vengono
dosati i livelli di gonadotropina corionica, alfa-fetoproteina ed estriolo
libero e confrontati con i valori attesi in rapporto all'età della gravida e
alle settimane di gestazione. Indica solo un rischio relativo di avere un feto
affetto da trisomia o spina bifida.
Turner (sindrome) Dal nome
dell'endocrinologo Henry Turner che la descrisse nel 1938 è l'unica monosomia
(45, X0) compatibile con la vita, anche se il 98% di tutti i feti va incontro ad
aborto spontaneo. L'incidenza negli aborti è circa il 7-10% mentre alla nascita
è 1/2500 femmine. Il 25% dei nati non è aneuploide, ma ha alterazioni
strutturali del cromosoma X. Le caratteristiche fondamentali sono la bassa
statura ed il mancato sviluppo ovarico con amenorrea primaria e sterilità.
Il fenotipo si manifesta in modo molto variabile e può includere linfedema con
rigonfiamento delle mani e dei piedi, pterigio del collo, mandibola più
piccola (micrognazia), torace largo con aumento degli spazi intercostali,
attaccatura bassa delle orecchie, un'attaccatura bassa dei capelli.
Villi coriali (CVS=chorionic villus sampling)
Procedura effettuata tra la X e la XII settimana di gestazione mediante la quale
sono aspirati alcuni milligrammi di placenta fetale. L'aspirazione avviene per
via vaginale o transaddominale. Il tessuto aspirato viene selezionato al
microscopio per eliminare materiale di provenienza materna e poi è testato per
le patologie genetiche presenti nella famiglia e per eventuali anomalie
cromosomiche.
Williams (sindrome) è una malattia
genetica dovuta ad una delezione interstiziale in eterozigosi della
regione 7q11.23.
Zigote Negli eucarioti, definisce
la cellula uovo fecondata, a partire dalla fase in cui si appaiano i cromosomi
dei pronuclei maschile e femminile fino all’inizio del processo di
segmentazione.
