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PATOLOGIA PATOLOGIA MOLECOLAREMOLECOLARE
PATOLOGIA PATOLOGIA MOLECOLAREMOLECOLARE
EVOLUZIONE DEL CONCETTO DI EVOLUZIONE DEL CONCETTO DI PATOLOGIAPATOLOGIA
PATOLOGIA DEL PATOLOGIA DEL DNADNA
PATOLOGIA DEL PATOLOGIA DEL RNARNA
PATOLOGIA DELLE PATOLOGIA DELLE PROTEINEPROTEINE
PATOLOGIA DEGLI PATOLOGIA DEGLI ZUCCHERIZUCCHERI
PATOLOGIA DEI PATOLOGIA DEI LIPIDILIPIDI
Evoluzione dello studio della Evoluzione dello studio della patologiapatologia
PATOLOGIA D’ ORGANOPATOLOGIA D’ ORGANO
↓↓
PATOLOGIA CELLULAREPATOLOGIA CELLULARE
↓↓
PATOLOGIA METABOLICAPATOLOGIA METABOLICA
↓↓
PATOLOGIA SUBCELLULAREPATOLOGIA SUBCELLULARE
↓↓
PATOLOGIA MOLECOLAREPATOLOGIA MOLECOLARE
↓ ↓
““DALLA MOLECOLA AL SINTOMO”DALLA MOLECOLA AL SINTOMO”
Patologia molecolare: finalità e metodiPatologia molecolare: finalità e metodi
Correlazione: Correlazione: Struttura – FunzioneStruttura – Funzione
Interazione: Interazione: Ambiente – GenomaAmbiente – Genoma
Metodi:Metodi:1)1) Genomica (Farmacogenomica, Nutrigenomica, etc)Genomica (Farmacogenomica, Nutrigenomica, etc)
2)2) Postgenomica e ProteomicaPostgenomica e Proteomica
Patologia molecolare: oggetti di studioPatologia molecolare: oggetti di studio
Molecole BiologicheMolecole Biologiche Strutture sopramolecolariStrutture sopramolecolari
Acidi nucleiciAcidi nucleici MembraneMembrane
ProteineProteine MitocondriMitocondri
LipidiLipidi Cromatina e cromosomiCromatina e cromosomi
ZuccheriZuccheri RibosomiRibosomi
Ioni e metalliIoni e metalli CitosolCitosol
CitoscheletroCitoscheletro
Patologia del DNAPatologia del DNAAlterazioni e meccanismiAlterazioni e meccanismi ConseguenzeConseguenze
RotturaRottura (siti fragili, sequenze ripetitive) (siti fragili, sequenze ripetitive)- Per ossidazione (radicali perossidi)Per ossidazione (radicali perossidi)- Per idrolisi (DNA-asi, endonucleasi)Per idrolisi (DNA-asi, endonucleasi)
DelezioniDelezioni
InversioniInversioni
TraslocazioniTraslocazioni
Frammentazione apoptotica o necroticaFrammentazione apoptotica o necrotica
Mutazioni in geni codificantiMutazioni in geni codificanti- MissenseMissense- NonsenseNonsense- SilentiSilenti
- Alterazioni SplicingAlterazioni Splicing
Alterazione sequenza aaAlterazione sequenza aa Introduzione codoni stopIntroduzione codoni stop Sostituzione con codoni equivalenti Sostituzione con codoni equivalenti
Alterazione nell’eliminazione degli introni e nelle isoformeAlterazione nell’eliminazione degli introni e nelle isoforme
Introduzione di nuove sequenzeIntroduzione di nuove sequenze- Mutagenesi inserzionaleMutagenesi inserzionale- Amplificazione genicaAmplificazione genica- TransfezioneTransfezione
- A seconda della sequenza introdotta- A seconda della sequenza introdotta
Altri meccanismiAltri meccanismi- Alterato stato di metilazioneAlterato stato di metilazione- “ “Parental imprinting”Parental imprinting”
- Alterazione regolazione trascrizionale- Alterazione regolazione trascrizionale
Patologia del DNAPatologia del DNA
BersaglioBersaglio EffettoEffettoPromoterPromoter Inattivo, debole, forte, inappropriatezza Inattivo, debole, forte, inappropriatezza
funzionale (specificità tissutale etc.)funzionale (specificità tissutale etc.)
EnhancerEnhancer
SilencerSilencer
Inattivo, debole, forte, inappropriatezza Inattivo, debole, forte, inappropriatezza funzionale (specificità tissutale etc.)funzionale (specificità tissutale etc.)
Sequenze ripetitiveSequenze ripetitive Deregolazione trascrizionaleDeregolazione trascrizionale
Riduzione stabilità cromosomica (satelliti)Riduzione stabilità cromosomica (satelliti)
EsoniEsoni Inattivazione, delezione, deregolazioneInattivazione, delezione, deregolazione
Patologia molecolare di RNA e proteinePatologia molecolare di RNA e proteine
IntroniIntroni Alterazioni splicingAlterazioni splicing
Patologia molecolare di proteinePatologia molecolare di proteine
DNA non nucleareDNA non nucleare Alterazione organuli (mitocondri)Alterazione organuli (mitocondri)
SatellitiSatelliti: x.10: x.1033 integrità fisica di telomeri, centromero integrità fisica di telomeri, centromero
MinisatellitiMinisatelliti: sequenze sparse anche lunghe: sequenze sparse anche lunghe
MicrosatellitiMicrosatelliti: 3-100bp ripetute per decine di volte: 3-100bp ripetute per decine di volte
SINEsSINEs:: < 7000bp (< 7000bp (AluAlu 300bp x 5.10 300bp x 5.105 5 con specificità) con specificità)
familiarefamiliare → medicina forense→ medicina forense))
LINEsLINEs:: < 7000bp< 7000bp
Patologia del DNA: sequenze ripetitivePatologia del DNA: sequenze ripetitive
Coinvolti nell’espressione genica a seconda della struttura e
posizione
Residui evoluzione o infezioni coinvolti nell’espressione genica e nel mantenimento dell’integrità strutturale (siti fragili)
Patologia del DNA: sequenze ripetitivePatologia del DNA: sequenze ripetitiveMalattiaMalattia LocusLocus Sequenza ripetitivaSequenza ripetitiva NoteNote
Variante Emofilia AVariante Emofilia A XqXq Negli esoni del gene per il Negli esoni del gene per il fattore VIIIfattore VIII
Inserimento Inserimento STOPSTOP
Neurofibromatosi Tipo INeurofibromatosi Tipo I 17q17q Negli introni del gene NF1Negli introni del gene NF1 Alterazione splicingAlterazione splicing
Progressione maligna dei tumoriProgressione maligna dei tumori 11p11p Negli introni del gene H-ras-1Negli introni del gene H-ras-1 Effetto doseEffetto dose
Variante deficit colinesterasiVariante deficit colinesterasi 3q26.23q26.2 Negli esoni del gene per la Negli esoni del gene per la pseudocolinesterasipseudocolinesterasi
Inserimento Inserimento STOPSTOP
Progressione maligna K. colon ereditario Progressione maligna K. colon ereditario non–poliposico (HNPCC)non–poliposico (HNPCC)
2p2p Sequenza dinucleotidica negli Sequenza dinucleotidica negli introni dei geni MLH-1, MSH-introni dei geni MLH-1, MSH-2, MSH-6, PMS-1, PMS-62, MSH-6, PMS-1, PMS-6
Mancata espressione geniMancata espressione geni
Atrofia muscolare spino-bulbareAtrofia muscolare spino-bulbare Xq21.3Xq21.3 Sequenza trinucleotidica nel Sequenza trinucleotidica nel gene per il recettore gene per il recettore androgenicoandrogenico
Fino al doppio delle Fino al doppio delle sequenze ripetitivesequenze ripetitive
Sindrome dell’X fragile (ritardo mentale Sindrome dell’X fragile (ritardo mentale familiare)familiare)
Xq27.3Xq27.3 Sequenza trinucleotidica negli Sequenza trinucleotidica negli introni del gene FMR-1introni del gene FMR-1
Normale: 6-54 seq.Normale: 6-54 seq.
Patologia: 50-150 seq.Patologia: 50-150 seq.
Miodistrofia miotonicaMiodistrofia miotonica 19q13.319q13.3 Sequenza trinucleotidica nel Sequenza trinucleotidica nel gene per la chinasi muscolare gene per la chinasi muscolare cAMP-dipendentecAMP-dipendente
Normale: 5-37 seq.Normale: 5-37 seq.
Patologia: 44-3000 seq.Patologia: 44-3000 seq.
Atassia spinocerebellareAtassia spinocerebellare 6p246p24 Sequenza trinucleotidica nel Sequenza trinucleotidica nel gene per l’atassinagene per l’atassina
Normale: 25-36 seq.Normale: 25-36 seq.
Patologia: 43-81 seq.Patologia: 43-81 seq.
Malattia di HuntingtonMalattia di Huntington 4p16.34p16.3 Sequenza trinucleotidica nel Sequenza trinucleotidica nel gene per l’huntingtinagene per l’huntingtina
Normale: 9-37 seq.Normale: 9-37 seq.
Patologia: 37-121 seq.Patologia: 37-121 seq.
Amplificazione introniAmplificazione introni
Patologia del DNA: sequenze ripetitivePatologia del DNA: sequenze ripetitive
a)a)inserimento negli inserimento negli esoniesoni ↓↓
STOPSTOP
b) inserimento negli b) inserimento negli introniintroni ↓↓
alterazione regolazione trascrizione, alterazione regolazione trascrizione, mantenimento integrità e splicingmantenimento integrità e splicing
Patologia del DNA: sequenze ripetitivePatologia del DNA: sequenze ripetitive
Amplificazione Amplificazione anticipazione genicaanticipazione genica
Amplificazione Amplificazione mutazione dinamica con le generazionimutazione dinamica con le generazioni
↓↓> gravità> gravità
Patologia del DNA: retroelementiPatologia del DNA: retroelementi
Retrovirus esogeni
Retrovirus endogeni
Retrotrasposoni
Pseudogeni
Ruolo regolatorio
Persistenza
RT
Regolazione da proteine citoplasmaticheRegolazione da proteine citoplasmatiche Mutazioni specificheMutazioni specifiche
Patologia del DNA mitocondrialePatologia del DNA mitocondriale
FunzioneFunzione
Invecchiamento cellulareInvecchiamento cellulare
Mantenimento del genoma e Mantenimento del genoma e riparazione del DNAriparazione del DNA
Fattori genetici
(MMR)
Patologia del DNA: alterazione meccanismi Patologia del DNA: alterazione meccanismi di riparazione di riparazione sindromi familiari sindromi familiari
SindromeSindrome Meccanismo Meccanismo riparativo alteratoriparativo alterato
MutazioneMutazione PatologiaPatologia
Xeroderma Pigmentosum XPXeroderma Pigmentosum XP NER e TCRNER e TCR PuntiformiPuntiformi Ca epitelio da UVCa epitelio da UV
S. di CockayneS. di Cockayne TCRTCR PuntiformiPuntiformi --
TricodistrofiaTricodistrofia NER e TCRNER e TCR PuntiformiPuntiformi --
Atassia Teleangectasica ATAtassia Teleangectasica AT Rip. doppie rottureRip. doppie rotture Aberr. cromosomicheAberr. cromosomiche LinfomiLinfomi
Simil ATSimil AT Rip. doppie rottureRip. doppie rotture Aberr. cromosomicheAberr. cromosomiche LinfomiLinfomi
S. NiemegenS. Niemegen Rip. doppie rottureRip. doppie rotture Aberr. cromosomicheAberr. cromosomiche LinfomiLinfomi
BRCA1 e BRCA2BRCA1 e BRCA2 HRHR Aberr. cromosomicheAberr. cromosomiche Ca mammella e ovaioCa mammella e ovaio
S. di WernerS. di Werner HR e TLSHR e TLS Aberr. cromosomicheAberr. cromosomiche Invecchiamento e neoplasieInvecchiamento e neoplasie
S. di BloomS. di Bloom HRHR Aberr. cromosomicheAberr. cromosomiche Invecchiamento, leucemie,Invecchiamento, leucemie,……
S. di Rothmund-ThomsonS. di Rothmund-Thomson HRHR Aberr. cromosomicheAberr. cromosomiche OsteosarcomiOsteosarcomi
Deficit ligasi VIDeficit ligasi VI EJ EJ Alt. ricombinazioneAlt. ricombinazione LeucemieLeucemie
HNPCCHNPCC MMRMMR PuntiformiPuntiformi Ca colon-rettoCa colon-retto
Variante di XPVariante di XP TLSTLS PuntiformiPuntiformi Ca epitelio da UVCa epitelio da UV
N.B. N.B. siti fragili (specie oncosoppressori) + errori riparazione siti fragili (specie oncosoppressori) + errori riparazione rischio neoplasie rischio neoplasie
Patologia del RNAPatologia del RNA
hnRNAhnRNA mRNAmRNAsplicingsplicing
tRNAtRNA
rRNArRNA
ribozimiribozimi
RNA Pol II
RNA Pol II
RNA Pol I
RNA Pol I
RNA Pol III
RNA Pol III
Alterazioni:Alterazioni:a)a) Assenza trascrittoAssenza trascritto (delezioni, STOP, instabilità) (delezioni, STOP, instabilità)b)b) MutazioniMutazioni (siti cruciali, splicing, immaturità, instabilità) (siti cruciali, splicing, immaturità, instabilità)c)c) Errori di trascrizioneErrori di trascrizione (occasionali (occasionali →→ scarsa rilevanza) scarsa rilevanza)
Mutazioni costitutive Mutazioni costitutive
miRNA miRNA (codificati da circa 1000 geni, (codificati da circa 1000 geni, modulazione traduzione, emivita)modulazione traduzione, emivita)
Patologia del RNAPatologia del RNA
(vengono tagliati da complessi enzimatici specifici: DROSHA+DICER)
> 3000 malattie> 3000 malattie ereditarie con mutazioni ereditarie con mutazioni geniche e proteine alterategeniche e proteine alterate
Moltissime altre patologie derivanti dalla Moltissime altre patologie derivanti dalla interazione interazione SNPs (2x10SNPs (2x1066) – ambiente) – ambiente
≠ ≠ varianti genetiche → ≠/= patogenesi → varianti genetiche → ≠/= patogenesi → stessa affezione stessa affezione
Patologia delle proteinePatologia delle proteine
Patologia delle proteinePatologia delle proteine
Patologia delle proteinePatologia delle proteine
Alterazioni:Alterazioni:
- del gene codificantedel gene codificante- della trascrizionedella trascrizione- dello splicingdello splicing- della traduzionedella traduzione
Patologia delle proteine: alterazioni Patologia delle proteine: alterazioni del gene codificantedel gene codificante
Alterazione DNAAlterazione DNA ProteinaProteina
Gene assenteGene assente AssenteAssente
Micro-macrodelezioniMicro-macrodelezioni Troncata/assenteTroncata/assente
Introduzione STOP trasc.Introduzione STOP trasc. Troncata/assenteTroncata/assente
Perdita STOP trasc.Perdita STOP trasc. Abnorme Abnorme → disfunzione→ disfunzione
Mutazioni puntiformiMutazioni puntiformi
Sostituzione aaSostituzione aa AlterataAlterata
Introduzione STOP trad.Introduzione STOP trad. Troncata/assenteTroncata/assente
Perdita STOP trad.Perdita STOP trad. Abnorme Abnorme → disfunzione→ disfunzione
InserzioniInserzioni
Di basiDi basi Frame-shift Frame-shift → non sense→ non sense
Sequenze ripetitive esoniSequenze ripetitive esoni Abnorme Abnorme → disfunzione→ disfunzione
- No patologiaNo patologia- suscettibilità a patologiesuscettibilità a patologie- Patologie (An. falciforme, S. Patologie (An. falciforme, S. emorragica, Osteog. imperfetta, …)emorragica, Osteog. imperfetta, …)
UUA (leu) UUA (leu) → UAA (stop)→ UAA (stop) UUG (leu) → UAG (stop)UUG (leu) → UAG (stop) UCA (ser) → UGA (stop)UCA (ser) → UGA (stop)- Patologie (Distrofia)- Patologie (Distrofia)
Patologia delle proteine: alterazioni Patologia delle proteine: alterazioni della trascrizionedella trascrizione
- Alterazione sequenze regolatriciAlterazione sequenze regolatrici- Start improprioStart improprio- Stop improprioStop improprio- Alterati fattori di trascrizione Alterati fattori di trascrizione →→(RNA-pol II (RNA-pol II ))- Errori RNA-polimerasi IIErrori RNA-polimerasi II
Introduzione siti impropriIntroduzione siti impropri
Perdita sitiPerdita siti
Alterazione proteine regolatrici Alterazione proteine regolatrici
alterazione distribuzione isoformealterazione distribuzione isoforme
Alterazioni spliceosomaAlterazioni spliceosoma
Patologia delle proteine: alterazioni Patologia delle proteine: alterazioni dello splicingdello splicing
Errori accoppiamento codon/anticodonErrori accoppiamento codon/anticodon
(se disaccoppiamento costante (se disaccoppiamento costante )) Alterazioni “secondo codice genetico”Alterazioni “secondo codice genetico”
(accoppiamento aa-tRNA)(accoppiamento aa-tRNA) Alterazioni ribosomiAlterazioni ribosomi Alterazioni della “macchina” sintesi proteicaAlterazioni della “macchina” sintesi proteica STOP inopportuniSTOP inopportuni
Patologia delle proteine: alterazioni Patologia delle proteine: alterazioni della traduzionedella traduzione
Ripiegamento (folding)Ripiegamento (folding)
Interazione con altri peptidi (PrP, Interazione con altri peptidi (PrP, ββ-fibrille)-fibrille)
GlicosilazioneGlicosilazioneAccumulo compartimentaleAccumulo compartimentale
IdrossilazioneIdrossilazione
FosforilazioneFosforilazione
Legami con lipidi (prenilazione)Legami con lipidi (prenilazione)
ProteolisiProteolisi
OssidazioneOssidazione
Interazione con altre molecole (trasduzione)Interazione con altre molecole (trasduzione)
Patologia delle proteine: alterazioni Patologia delle proteine: alterazioni post-traduzionalipost-traduzionali
Struttura, pH, T°, forza ionicaStruttura, pH, T°, forza ionica
Foldasi, chaperonine,… (oggetto di mutazioni)Foldasi, chaperonine,… (oggetto di mutazioni)
precursoreprecursore→peptide definitivo→peptide definitivoa)a) mutazioni sito d’attacco proteoliticomutazioni sito d’attacco proteoliticob)b) alterazioni proteasi (ICEalterazioni proteasi (ICE↓IL-2)↓IL-2)
Alterazioni regioni cerniera, …Alterazioni regioni cerniera, …
Patologia delle proteine: Patologia delle proteine: patogenesi molecolarepatogenesi molecolare
Proteina Proteina alterataalterata
FunzioneFunzione: : //
AccumuloAccumulosovvertimento architetturasovvertimento architetturasofferenza cell.sofferenza cell.mortemorte- Cirrosi (amorfe od organizzate, prealbumina, HBV, - Cirrosi (amorfe od organizzate, prealbumina, HBV, αα11-antitrips.)-antitrips.)- Degenerazione neuronale Degenerazione neuronale prot. Membrana: prot. Membrana: Pre-Alzheimer MutazioniPre-Alzheimer Mutazioniaccumuloaccumulomortemorteplaccheplacche
Pre-PrioniPre-Prioni
R.E.R.E.-Plasmacellule (mieloma)Plasmacellule (mieloma) Corpi di RusselCorpi di Russel
escrezione prot. Bence Jonesescrezione prot. Bence JonesAmiloidosi sistemicaAmiloidosi sistemica
-Eritrociti (-Eritrociti (ββ--talassemie)talassemie)accumulo accumulo αα-globina-globinaemocateresiemocateresi-Extracellulare: proteine abnormi-Extracellulare: proteine abnormisecrezionesecrezionepolimerizzazionepolimerizzazione ββ-fibrille-fibrille
TossicitàTossicità: diretta o indiretta per localizzazione impropria: diretta o indiretta per localizzazione impropriaa) p53*-p53 a) p53*-p53 segregazione nel nucleo segregazione nel nucleob) Recettori, canali b) Recettori, canali Assenza, disfunzione Assenza, disfunzione
Patologia delle proteine: patogenesi Patologia delle proteine: patogenesi da accumulo molecolare da accumulo molecolare ββ-fibrille-fibrille
SIndromeSIndrome Costituzione Costituzione ββ-fibrille-fibrille
SistemicheSistemiche
Amiloidosi primaria sistemicaAmiloidosi primaria sistemica Catene leggere IgCatene leggere Ig
Amiloidosi secondaria sistemicaAmiloidosi secondaria sistemica Frammenti amiloide sierica SSAFrammenti amiloide sierica SSA
Febbre mediterranea familiareFebbre mediterranea familiare Frammenti amiloide sierica SSAFrammenti amiloide sierica SSA
Polineuropatia amiloidosica fam. tipo 1Polineuropatia amiloidosica fam. tipo 1 Transtiretina mutataTranstiretina mutata
Amiloidosi sistemica senileAmiloidosi sistemica senile Transtiretina normaleTranstiretina normale
Polineuropatia amiloidosica fam. tipo 2Polineuropatia amiloidosica fam. tipo 2 Frammenti apolipoproteina A-1Frammenti apolipoproteina A-1
Amiloidosi dializzatiAmiloidosi dializzati ββ22-Microglobulina-Microglobulina
Amiloidosi ereditaria finlandeseAmiloidosi ereditaria finlandese Frammenti gelsolina secretaFrammenti gelsolina secreta
Amiloidosi lisozimicaAmiloidosi lisozimica Lisozima mutatoLisozima mutato
Amiloidosi insulinicaAmiloidosi insulinica Accumuli insulinaAccumuli insulina
Amiloidosi del fobrinogenoAmiloidosi del fobrinogeno Variante catena Variante catena αα fibrinogeno fibrinogeno
Organo-specificheOrgano-specifiche
M. di AlzheimerM. di Alzheimer ββ-amiloide-amiloide
Encefalopatie spongiformiEncefalopatie spongiformi Proteina prionica e frammentiProteina prionica e frammenti
Amiloidosi in emorragia cerebr. ereditariaAmiloidosi in emorragia cerebr. ereditaria ββ-amiloide o cistatina C-amiloide o cistatina C
Amiloidosi nel diabete tipo IIAmiloidosi nel diabete tipo II Amilina pancreaticaAmilina pancreatica
Amiloidosi in ca. midollare tiroideAmiloidosi in ca. midollare tiroide ProcalcitoninaProcalcitonina
Amiloidosi atrialeAmiloidosi atriale Ormone natriureticoOrmone natriuretico
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo - dalla molecola al sintomo - HbHb
- superficie- superficie
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo - dalla molecola al sintomo - HbHb
Anemia FalciformeAnemia Falciforme
Mutazione gluMutazione gluval (HbS)val (HbS)
Interazione con altra catena Interazione con altra catena ββ
(bassa pO(bassa pO22)polimerizzazione)polimerizzazione
- Sito attivo- Sito attivo
- Folding- Folding
- Interaz. tra - Interaz. tra le subunitàle subunità
- Talassemie- Talassemie
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo - dalla molecola al sintomo - HbHb
- hishis→→tyr tyr stabilizzazione Fe stabilizzazione Fe++++++ (metaemoglobina HbM) (solo eterozigosi) (metaemoglobina HbM) (solo eterozigosi)
- mutazioni puntiformimutazioni puntiformi→aa con →aa con ≠ rigidità≠ rigidità→alter. flessibilità→≠affinità per O→alter. flessibilità→≠affinità per O22
- mutazioni puntiformi→alter. struttura quat.→modific. allosteriche→≠affinità per Omutazioni puntiformi→alter. struttura quat.→modific. allosteriche→≠affinità per O22
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – Recettori Recettori
Alterazioni (geniche o proteiche) : Alterazioni (geniche o proteiche) :
Guadagno funzionaleGuadagno funzionale
Perdita funzionalePerdita funzionale
Recettore a 7 domini associato a proteine G Recettore citosolico-nucleare con sito DNA-binding
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomodalla molecola al sintomo –– Recettori per LDLRecettori per LDL- Proteine transmembrana legame internalizzazione
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomodalla molecola al sintomo –– Resistenza agli ormoniResistenza agli ormoni
Cause e meccanismiCause e meccanismi Alcune patologieAlcune patologie
Assenza della proteina Assenza della proteina recettorialerecettoriale
FemminilizzazioneFemminilizzazione (recettore androgeni- S. di Morris) (recettore androgeni- S. di Morris)
Rachitismo tipo II (recettore vit.D)Rachitismo tipo II (recettore vit.D)
Diabete insipidoDiabete insipido (recettore per ADH) (recettore per ADH)
Mutazioni inattivanti il Mutazioni inattivanti il recettorerecettore
Diabete mellito insulino resistenteDiabete mellito insulino resistente (recettore insulina) (recettore insulina)
Diabete insipidoDiabete insipido (recettore ADH) (recettore ADH)
Alterazioni post-traduzionali Alterazioni post-traduzionali del recettore (proteasi, del recettore (proteasi, glicosilazione, prenilazione,glicosilazione, prenilazione,…)…)
Resistenza androgeneticaResistenza androgenetica
Resistenza all’insulinaResistenza all’insulina
Diabete insipidoDiabete insipido
Mutazione/assenza proteine Mutazione/assenza proteine vie di trasduzionevie di trasduzione
Ipotiroidismo genetico (proteina G associata al TSHR)Ipotiroidismo genetico (proteina G associata al TSHR)
Iposurrenalismo genetico (proteina G associata al ACTHR)Iposurrenalismo genetico (proteina G associata al ACTHR)
Mutazione/assenza effettoriMutazione/assenza effettori Mutazioni adenil-ciclasiMutazioni adenil-ciclasi
Mutazioni PLCMutazioni PLC
Mutazioni chinasi cAMP-dipendente (Mutazioni chinasi cAMP-dipendente (diabete insipidodiabete insipido,..),..)
Mutazioni bersagli finaliMutazioni bersagli finali Diabete mellito insulino resistenteDiabete mellito insulino resistente (mutazioni GLUT) (mutazioni GLUT)
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomodalla molecola al sintomo –– Guadagno recettorialeGuadagno recettoriale
TSHR
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomodalla molecola al sintomo –– Spill-overSpill-over
““traboccamento ormonale”traboccamento ormonale”
Ormone in Ormone in eccessoeccesso
PatologiaPatologia Recettore Recettore improprioimproprio
EffettiEffetti
IGF-1/IGF-2IGF-1/IGF-2 Epatomi, ca. polmonare e intestinale…Epatomi, ca. polmonare e intestinale… InsulinaInsulina Ipoglicemia, Ipoglicemia, accrescimento patrologicoaccrescimento patrologico
HCGHCG Mola vescicolare, corionepiteliomaMola vescicolare, corionepitelioma TSHTSH TireotossicosiTireotossicosi
ACTHACTH Adenomi ipofisi, ca. polmonari…Adenomi ipofisi, ca. polmonari… MSHMSH IperpigmentazioneIperpigmentazione
CortisoloCortisolo Cushing, iperplasie surrenalicheCushing, iperplasie surrenaliche AldosteroneAldosterone IpertensioneIpertensione
GHGH Gigantismo, acromegaliaGigantismo, acromegalia ProlattinaProlattina Sterilità, amenorreaSterilità, amenorrea
TSHTSH Adenoma ipofisarioAdenoma ipofisario FSH/LHFSH/LH Pubertà precocePubertà precoce
OssitocinaOssitocina Gravidanza, iatrogenoGravidanza, iatrogeno BarocettoriBarocettori Ipertensione gravidicaIpertensione gravidica
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomodalla molecola al sintomo –– uso improprio uso improprio
del recettore da parte di agenti infettividel recettore da parte di agenti infettivi
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – Canali di trasportoCanali di trasportoRegolazioneRegolazione AlterazioniAlterazioni
Ligando esterno (Ach)Ligando esterno (Ach) Ligando improprio - Ligando improprio - Ligando interno (cGMP)Ligando interno (cGMP) Ligando improprio - Ligando improprio - PotenzialePotenziale Alterazione sensibilità alle variazioni - Alterazione sensibilità alle variazioni - StiramentoStiramento Mancata attivazione - Mancata attivazione - Fosfo/defosforilazioneFosfo/defosforilazione Perdita residuo interessato – no modulazionePerdita residuo interessato – no modulazioneInterazione con altre proteine (G)Interazione con altre proteine (G) - -
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – Canali ioniciCanali ionici
Alterazioni: Alterazioni: -- trasporto trasporto
Na+
K+
Ca++
Diverse condizioni Diverse isoforme tessuto specifiche
Miopatie miotoniche
Epilessia
Distrofiche (↓preatt.→iposensibilità)
Non distrofiche Paralisi periodica iperKMiotoniaParamiotonia
Q-T lungo (→ aritmie cardiache)Sordità (canali cellule cocleari)AtassiaEpilessiaIpotensione familiare (nel tubulo collettore, blocco trasp. elettroneutri)
Recettore sensibile al potenziale (recettore per la ryanodina)
Recettore dei ligandi intra/extracell
Membrana citoplasmaticaReticolo sarcoplasmatico
Paralisi periodica ipocaliemicaEmicrania emiplegica familiareAtassia spino-cerebellare 6
Ipertermia malignaMiopatia central-core
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – Canali ABCCanali ABC
48 diversi recettori16 coinvolti in patologie
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – Canali ABCCanali ABC
TrasportatoreTrasportatore Molecole trasportateMolecole trasportate PatologiaPatologia
ABCA1ABCA1 Colesterolo, lipidiColesterolo, lipidi M. di TangerM. di Tanger
ABCA4ABCA4 Fosfolipidi retiniciFosfolipidi retinici Distrofia muscolare, Retinite Distrofia muscolare, Retinite pigmentosapigmentosa
ABCB1ABCB1 Metaboliti steroidiMetaboliti steroidi Resistenza ai farmaciResistenza ai farmaci
ABCB3ABCB3 Peptidi AgPeptidi Ag ImmunodeficienzaImmunodeficienza
ABCB7ABCB7 Fe e cotrasporto Fe/SFe e cotrasporto Fe/S Anemia sideropenica e atassiaAnemia sideropenica e atassia
ABCB11ABCB11 Sali biliariSali biliari Colestasi intraepatica progressivaColestasi intraepatica progressiva
ABCC1 (MRP1)ABCC1 (MRP1) Coniugati anionici, con ac. glucur., glutationeConiugati anionici, con ac. glucur., glutatione Resistenza ai farmaciResistenza ai farmaci
ABCC2ABCC2 Coniugati con ac. glucur., glutationeConiugati con ac. glucur., glutatione Variante ittero Dubin-JohnsonVariante ittero Dubin-Johnson
ABCC6ABCC6 PeptidiPeptidi Pseudoxantoma elasticoPseudoxantoma elastico
ABCC7 (CFTR)ABCC7 (CFTR) Cloro, anioni, GSHCloro, anioni, GSH Fibrosi cisticaFibrosi cistica
ABCC8ABCC8 GlucosioGlucosio Ipoglicemia iperinsulinemicaIpoglicemia iperinsulinemica
ABCD1ABCD1 Ac. grassi a lunga catena (perossisomi)Ac. grassi a lunga catena (perossisomi) AdrenoleucodistrofiaAdrenoleucodistrofia
ABCD5ABCD5 Lipidi sterolici vegetaliLipidi sterolici vegetali FitosterolemiaFitosterolemia
ABCG8ABCG8 Lipidi sterolici vegetaliLipidi sterolici vegetali FitosterolemiaFitosterolemia
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – Canali ABCCanali ABC
ABCC1/MRP1ABCC1/MRP1
N.B. Amplificato (HSR) in molti tumoriN.B. Amplificato (HSR) in molti tumori
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – Canali ABCCanali ABC
ABCC7/CFTR (fibrosi cistica)ABCC7/CFTR (fibrosi cistica)
Escrezione Cl-
Movimenti ionici Na+ e H2O sangue→lume
Densità secrezioni
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – Canali ABCCanali ABC
ABCB3 /trasportatore AgABCB3 /trasportatore Ag
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – Canali ABCCanali ABC
GLUT1-7 trasportatori glucosioGLUT1-7 trasportatori glucosio
-Diversa distribuzione nei tessuti- GLUT1 e 4 in adipociti, muscolo, fegato- GLUT2 in pancreas (anche sensore)
- Modulabilità dall’insulina
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – Canali ABCCanali ABC
Pompe ionichePompe ioniche
-Assenza o non funzionalità-Alterata regolazione (per. Es. porzione responsiva alla digitale)-Alterata regolazione distrettuale/tissutale-Alterata localizzazione sulla cellula (rene policistico)
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – Canali ABCCanali ABC
Pompe per l’omeostasi dei metalliPompe per l’omeostasi dei metalli
-Malattia di Menkes (alterato trasporto al polo basale dell’enterocita) Cu++-Malattia di Wilson (varianti con ceruplasmina normale) Cu++-Acrodermatite ereditaria (Zn)-Emocromatosi ereditaria
Proteina condivisaper ≠ metalli
Proteina specifica
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – Canali ABCCanali ABC
Recettori per lipidi - HDLRecettori per lipidi - HDL
Malattia di Tangier
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – Canali ABCCanali ABC
Trasportatori elettroneutriTrasportatori elettroneutri
-Regolazione assorbimento Na+ → volemia→pressione-I più conosciuti sono i cotrasportatori Na+/Cl-
-Particolare: cotrasportatore Na+/I- tireocitario
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – EnzimiEnzimi
-Ridondanza [basale] manifestazione clinica in omozigosi (deficit >50%) (proporzionale al deficit enzimatico anche come precocità )
LocaliPrecursori
Sistemici (diffusibilità)Ipofunzione
Prodotti
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – EnzimiEnzimi
≠ enzimi
≠ tappe metaboliche
≠ subunità in un complesso
Mucopolisaccaridosi
Gangliosidosi
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – EnzimiEnzimi
-Deficit tessuto specifici M. di Fabry variante cardiaca (mancanza α-galattosidasi A)
Cofattori comuni Subunità comuni
Deficit enzimatico multiplo
Tappa post-traduzionale comune mancato assemblaggio organulo
Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – CitoscheletroCitoscheletro
Distrofina: STOP (≈ 5’- M. di Duchenne)numerose isoforme per splicing →mutazioni: Traslocazioni
Verso il 3’ (M. di Becker)
Mutazione sito di glicosilazione (α1-antitripsina)Intracellulare:
Alterazione proteine rabno progressione R.E.→Golgi
Glicosilazione patologica
Glicosil-transferasiExtracellulare:
[glucosio]diffusioneglicosilazione non enzimatica (microangiopatia diabetica, Hb glicosilata)
Assenza enzimi glicosilantiaccumulo compartimentale
Patologia degli zuccheriPatologia degli zuccheri
Alterata dislocazione (esposizione in membrana)Alterata glicosilazione: ≠ funzione (perdita ancoraggio alla membrana)
funzione (anche valenza come Ag)
Stimolo infiammatorio cronico tramite RAGE
Patologia dei lipidiPatologia dei lipidi
Variazioni quantitativeAlterazioni proprietà fondamentali membrane
Variazioni qualitative
Lipoperossidazione(perossidi)
Substrato metabolico
Substrato energetico
Costituzione membrane
Sistema aggancioad altre molecole(prenilazione)
Messaggeri secondari
Ormoni
Mediatori
Colesterolo rigidità scambi fino alla necrosi (endotelioaterosclerosiitrombosi)
>20 atomi Saturazione
Fosfolipidi fluidità Metilazione Polinsaturazione <17atomi
rigidità
fluidità
- Prostaglandine- Lipoperossidi- DAG, IP3- Metabolismo cerebrale
Alterazione permeabilità Ca++ necrosi
Patologia dei lipidi: membranePatologia dei lipidi: membrane
Patologia dei lipidi: prenilazionePatologia dei lipidi: prenilazione
Patologia molecolare:Patologia molecolare:ConclusioniConclusioni
Associazioni: molecole patologie/sintomimolecole suscettibilità a noxae patogeneSNPs variabilità individuale
Patologia molecolare:Patologia molecolare:Letture consigliateLetture consigliate
Pontieri “Patologia Generale” Piccin Nuova Libraria S.p.A.
Robbins “Le basi patologiche delle malattie” 7.a Ed. Elsevier Italia
Correzione dei difetti genetici Correzione dei difetti genetici tramite complementazionetramite complementazione