mutazioni puntiformi

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mutazioni puntiformi

• Vincenzo Nigro
• Dipartimento di Patologia Generale
• Seconda Università degli Studi di Napoli

Telethon Institute of Genetics and Medicine
(TIGEM)
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Malattie genetiche da mutazione in 1 allele

• Le mutazioni monoalleliche possono causare
  disordini a trasmissione dominante o recessiva
  legata allX negli uomini
• Se la malattia a trasmissione dominante è grave
  in età fertile e pertanto limita o annulla la
  capacità riproduttiva (bassa fitness), le
  mutazioni monoalleliche sono nuove e spesso
  distribuite in modo casuale
• Se la malattia dominante non è grave in età
  fertile e non limita in alcun modo la capacità
  riproduttiva (normale fitness), le mutazioni
  monoalleliche sono ereditate da un genitore e
  spesso si tramandano da molte generazioni
• Se la malattia è recessiva legata allX ed è
  letale ha una vita media di tre generazioni,
  perché le donne trasmettono gli alleli mutati in
  eterozigosi e gli uomini li eliminano

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eredità autosomica dominante a penetranza
completa (malattia che non modifica la fitness)
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Cosè una mutazione causativa?

• Una variazione della sequenza del DNA .
• ..che è trovata solo negli individui affetti
• ..che non è mai ritrovata in quelli non affetti
• ..che spiega il processo patologico
• ..che, quando corretta per tempo, fa recuperare
  un fenotipo normale

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.che è trovata solo negli individui
affetti..che non è mai ritrovata in quelli non
affetti

• penetranza incompleta

che è ritrovata più frequentemente negli
individui affetti rispetto ai non affetti
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sostituzioni

• le sostituzioni sono indicate dal carattere
  gt. Ad esempio, 76AgtC indica che in posizione 76
  unadenina è sostituita da una citosina
• 881GgtT (oppure IVS21GgtT) indica che una guanina
  è sostituita da una timina in posizione 1
  dellintrone 2, posizionato tra i nucleotidi 88 e
  89 del cDNA
• 89-2AgtC (oppure IVS2-2AgtC) indica che unadenina
  è sostituita da una citosina in posizione -2
  dellintrone 2, posizionato tra i nucleotidi 88 e
  89 del cDNA

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(No Transcript)
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Numerazione dei nucleotidi

• Nucleotidi del cDNA
• Il nucleotide 1 è la A dell ATG-codone di
  inizio della traduzione Il nucleotide che
  precede al 5' lATG-codone di inizio della
  traduzione è denominato -1 non esiste una base
  0 Il nucleotide che segue al 3' il codone di
  terminazione è denominato 1

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(No Transcript)
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SNPs
mutazioni
teoricamentepreviste
TgtA o G , CgtG or A GgtT o C , AgtT or G
trasversioni
trasversioni
trasversioni
transizioni
transizioni
transizioni
TgtC, CgtT, GgtA, AgtG
12,000,000
46,000
SEA 3057
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Il meccanismo più comune di mutazione
NH2
NH2
O
H3C
H3C
NH
N
N
metilazione
deaminazione
O
O
O
N
N
N
Cytosine
5-methylcytosine
Thymine
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(No Transcript)
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mutazioni puntiformi missenso

• 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

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acrocefalosindattiliasindrome di Apert

• 165.000 alla nascita
• craniosinostosi, volta cranica a forma conica
• ipertensione endocranica
• ritardo mentale
• ipoplasia della parte centrale della faccia
• sindattilia delle dita delle mani e dei piedi
• sordità e atrofia ottica

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acrocefalosindattiliasindrome di Apert

• tutti i pazienti hanno la stessa mutazione Apert
  (Cys755Gly) del gene human fibroblast growth
  factor receptor 2 (FGFR2)
• la mutazione è in eterozigosi
• de novo
• cromosoma 10q26
• la sindrome è allelica con Crouzon e Pfeiffer

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sindrome di Pfeiffer

• alcuni pazienti hanno la mutazione Pfeiffer
  (Cys342Arg) del gene human fibroblast growth
  factor receptor 2 (FGFR2)
• altri la mutazione Pro252Arg in FGFR1
• la mutazione è in eterozigosi
• de novo
• cromosoma 10q26
• la sindrome è allelica con Crouzon e Apert

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disostosi cranio faccialesindrome di Crouzon

• alcuni pazienti hanno la mutazione (Cys342Tyr)
  del gene human fibroblast growth factor receptor
  2 (FGFR2)
• la mutazione è in eterozigosi
• de novo
• cromosoma 10q26
• la sindrome è allelica con Pfeiffer e Apert con
  alcune mutazioni in comune

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acondroplasia

• nanismo dismorfico (135.000)
• arti corti e testa sproporzionatamente più grossa
• fronte prominente e naso appiattito
• altezza media 130 cm nei maschi 125 cm nelle
  femmine
• La mutazione è in eterozigosi
• Gly380Arg nel recettore 3 del "fibroblast growth
  factor" (FGFR3) a 4p16.3 
• autosomico dominante a penetranza completa

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acondroplasia

• 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

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(No Transcript)
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frequenza relativa di mutazioni de novo che
causano acondroplasia i rapporto alletà paterna
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numero di divisioni nelle linea germinale
maschile
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(No Transcript)
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ipocondroplasia

• L'ipocondroplasia ha caratteristiche simili
  all'acondroplasia, ma di gravità minore con un
  coinvolgimento craniofacciale inferiore.
  L'altezza può risultare ai limiti della norma e
  la malattia viene spesso non diagnosticata.
• L'ipocondroplasia è meno omogenea circa il 70
  dei casi è dovuto alla sostituzione N540K del
  gene FGFR3, mentre non si conosce la mutazione
  nel restante 30.

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mutazioni puntiformi nonsenso

• La mutazione nonsenso 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.

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Mutazioni dei codoni umani (mutazioni
independenti nei geni F8, F9, L1CAM, OTC, BTK)
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mutazioni nonsenso
UAA
UAG
UGA
Su 731 mutazioni independentiin 9 patologie del
cromosoma X
SEA 3063
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mutazioni frame-shift

• Le mutazioni frame-shift o di slittamento del
  modulo di lettura consistono nellinserzione 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.

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mutazioni eterozigoti di PAX3Waardenburg
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mutazioni eterozigoti di PAX3Waardenburg

• sordità (o deficit uditivo di vario livello)
  bilaterale,
• modifiche nella pigmentazione, sia dei capelli
  (albinismo parziale, in genere piebaldismo) che
  della pelle,
• anomalie nello sviluppo dei tessuti derivati
  dalla cresta neurale
• lateralizzazione del canto mediale
• diverso colore degli occhi (eterocromia), di
  solito uno marrone e l'altro blu

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(No Transcript)
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Motivi classici di splicing
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Normal
Splicing Abnormalities
3ss mutation exon skipping
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ProgeriaHutchinson-Gilford

• invecchiamento precoce
• bassa statura, pelle rugosa
• calvizie, assenza di tessuto adiposo
• aterosclerosi ed infarto

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ProgeriaHutchinson-Gilford

• nuova mutazione in eterozigosi del gene lamina A
• la mutazione è in eterozigosi
• de novo
• cromosoma 1q23
• La mutazione non cambia l'aminoacido glicina
  G608G, ma introduce un sito donor di splicing GGT
  che fa perdere 50 aminoacidi alla proteina
• sperimentazione con inibitori di
  farnesil-trasferasi

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Malattie genetiche da mutazione in 2 alleli

• Le mutazioni bialleliche possono causare
  disordini a trasmissione autosomica recessiva
• Se la malattia a trasmissione recessiva è grave
  in età fertile e limita o annulla la capacità
  riproduttiva (bassa fitness), le mutazioni non si
  estinguono comunque perché i portatori sani sono
  10-10.000 volte più numerosi degli affetti
• Le mutazioni in genere si trasmettono da 100-1000
  generazioni, mentre le nuove mutazioni sono rare
• Solo se la malattia è biallelica le mutazioni
  hanno una firma etnica che caratterizza una
  località di origine e un fondatore comune
  eterozigote sano

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Malattie da 2 alleli

• Lalto numero di portatori è un fattore di
  rischio per leterozigosi composta (due mutazioni
  differente nei due alleli). Questo potrebbe
  essere causato da una fitness migliore degli
  eterozigoti nei confronti di un fattore negativo
  vedi A
• La consanguineità è un fattore di rischio per
  lomozigosità (due alleli identici) anche se la
  mutazione è rarissima vedi B