Mendel
1 gene -> 2 alleli -> 2 fenotipi
Complicazioni1)1 gene-> diversi alleli-> diversi fenotipi
2)Diversi geni -> 1 fenotipo
I geni possono esistere in forme alleliche differenti
Ogni allele puo’ contribuire in modo differente al fenotipo
Allele dominante e recessivo-> semplificazione
c+Selvatico o wild-type
Forma del gene non mutato che codifica per una funzione genetica normale. Generalmente, ma non sempre è un allele dominante
cch
ch
c
Alleli multipliI geni si possono manifestare sotto forma di piu’ di 2
varianti alleliche
^
^
^
Effetto della temperatura sull’espressione genica
Il gene c+ selvatico permette l’espressione del colore, mentre i mutanti di c inibiscono il colore solo in omozigosi
30°C
25°C
25°C
c mutanti temperatura sensibili, inattivi a 30°C e attivi a 25°C
Dominanza incompleta
In eterozigosi il fenotipo e’ intermedio fra i 2 omozigoti
L’allele W e’ parzialmente dominante o semidominante
Allele dominante-> si manifesta con lo stesso fenotipo in omozigosi e in eterozigosi (AA, Aa)
1
2
1
rapporto
Dominanza incompleta
Dominanza completa: stesso fenotipo sia negli omozigoti dominanti sia negli eterozigoti. Due allelideterminano due fenotipi. La F1 mostra il fenotipo di una delle due linee pure, nella F2 il rapporto fenotipico è 3:1
Dominanza incompleta: il fenotipo dell’eterozigote èintermedio tra quelli dei due omozigoti. Due allelideterminano tre fenotipi.Nella F2 il rapporto fenotipico non è più 3:1, ma diventa 1:2:1
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
una sola copia selvatica del gene non è sufficiente affinché si abbia uno sviluppo normale
Individui +/- ELN (gene dell’elastina)
Stenosi aorticasopravalvolare, restringimento
dell’aorta
Aplosufficienza
Il prodotto genico è
sufficiente a garantire un
fenotipo normale, anche se presente in singola dose
Up-regolazione del gene funzionale
Codominanza
Ad ogni essere umano appartiene un preciso gruppo sanguigno, distinto in base alla presenza o meno, sul globulo rosso, di determinate sostanze dette antigeni. I primi antigeni identificati sono quelli del sistema noto come AB0 (A, B, Zero).
Gene con 3 alleli:
IA
IB
iamorfo
L’eterozigote manifesta i fenotipi di entrambi gli omozigoti.
Esempio: il sistema del gruppo sanguigno umano AB0
In un reparto di maternità accidentalmente vengono confusi quattro bambini.
Fortunatamente si conosceva il gruppo sanguigno ABO dei quattro bambini:
Andrea 0Filippo AGiovanni BDavide AB
Viene determinato a quale gruppo sanguigno appartengono le quattro coppie di genitori e risulta:1.AB x O (G)2.A x O (F)3.A x AB (D)4.O x O (A)
Alleli letali
AgoutiA+/A+
Giallo AY/A+
1:1
eterozigote
A+/A+
AY/A+
Giallo e’.dominante su wty>+.eterozigote
Schema incrocio topo giallo x topo wt
+++++
y+y+y
y+y+y++
y+
+/+ x y/?
no
Y>+
Il topo giallo e’ un eterozigote
L’allele Ay influenza 2 caratteri
- Colore del mantello (Y dominante su +)
- Vitalita’ (Y recessivo su +)
Alleli pleiotropici
Gatto di ManEterozigoti per un allele dominante che provoca assenza di coda e che in omozigosi e’ letale
Alleli complementari
Gene A Gene B
enzima1 enzima2
precursore intermedio Pigmento blu
mutazione mutazione
No pigmento No pigmento
AaBb x AaBb
aabbaaBbAabbAaBbab
aaBbaaBBAaBbAaBBaB
AabbAaBbAAbbAABbAb
AaBbAaBBAABbAABBAB
abaBAbAB
autofecondazione
Rapporto
9:7blu:bianchi
Colore blu
AABB oAaBb
Come possiamo scoprire quanti geni sono coinvolti in un
particolare processo biologico o nella specificazione di un
carattere?
Test di complementazione
W1 -
W2 +
W1 -
W2 +
-
+
-
+
W1 -
W2 +
-
+
W1 +
W2 -
+
-
Mutante 1 (bianco) x mutante 2 (bianco) -> F1 tutta bianca
Mutante 1 (bianco) x mutante 3 (bianco) -> F1 tutta blu
Mutante 2 (bianco) x mutante 3 (bianco) -> F1 tutta bluW1 -
W2 +
-
+
W1 +
W2 -
+
-
Non complementanostesso gene compromesso
complementano
complementano
esempioSono stati isolati 6 ceppi puri di Drosophilae mutanti per il colore dell’occhio, con apparentemente lo stesso fenotipo. Ciascuno di questi ceppi incrociato con mosche wild type si comporta come recessivo, e incrociati fra loro a due a due dannoin F1 o il fenotipo mutante (-) o il fenotipo wild type (+), come riportato nella tabella sottostante. Dedurre dai dati quanti e quali sono i gruppi di complementazione e quindi (almeno) quanti geni sono implicati nella determinazione del fenotipo “colore dell’occhio”
--+++5
6
4
3
2
1
-++-+-
-+++
-+-
-+
-
654321C’e’complementazione se i geni compromessi sono diversi1=3=6
2
4=5
Almeno 3 geni
Geni Duplicati
Capsella Bursa Pastoris
Alcuni geni si sono duplicati e svolgono la stessa funzioneSe manca il primo gene la sua funzione e’ svolta dal secondo gene
o
Rapporto fenotipicorivelatore15:1
w+w+ m+m+ x ww mmSelvatico ++ blu Doppio recessivo bianco
w+w m+m autofecondazione
wwmm
wwm+m
w+wmm
w+wm+m
wm
wwm+m
wwm+m+
w+wm+m
w+wm+m+
wm+
w+wmm
w+wm+m
w+w+mm
w+w+m+m
w+m
w+wm+m
w+wm+m+
w+w+m+m
w+w+m+m+
w+m+
wmwm+w+mw+m+
9:3:4
Autofecondazionedi un diibrido
9:3:3:1
9:3:4o 9:7se l’intermedio non ha colore
La mancanza del primo gene annulla il fenotipo del secondo gene
Il gene w+ e’episaticosu m+
Epistasi recessiva: il colore del mantello nel Labrador retriever
BB EE bb EE bb eeBB ee
B nerob marroneE coloree no colore
Gene B
Gene E
Epistasi dominanteColore del frutto in varietà di zucca:
-allele A colore giallo (dominante)-allele a colore verde
-allele B impedisce la colorazione (dominante)
-allele b non interferisce con la colorazione
Gene A
Gene B
Altro caso
Wyandotte Bianca livorneseAABBaabb
A colore
a no colore
B soppressore del colore
b no soppressore
Gene A
Gene B
L’epistasidominante
produce rapporti fenotipicirivelatori di 13:3
-B dominante su A-A in assenza di B produce il colore
a e b non producono colore
• Penetranza: la percentuale di individui che possiedono un dato genotipo ed esibiscono il fenotipo ad esso associato
• Completa (100%): tutti i portatori del genotipomanifestano il fenotipo
• Incompleta (<100%): non tutti i portatori delgenotipo manifestano il fenotipo, tipico dei disordini dominanti
• La penetranza incompleta non altera la trasmissione del genotipo alla progenie– Salto di generazione– Problemi di counseling genetico
La polidattilia (dominante autosomica)
puo’ avere penetranza incompleta, dipende dal background genetico
ESPRESSIVITÀ VARIABILE
• Correlata con la penetranza incompleta c’èl’“espressività variabile”, che è presente soprattutto in condizioni dominanti.
• L’espressivita’ misura il grado di espressione di un dato genotipo al livello fenotipico
• Differenti membri della stessa famiglia mostrano spettri fenotipici differenti della stessa malattia.
• Le cause sono comuni a quelle responsabili della penetranza incompleta: l’influenza di altri geni o di fattori ambientali possono influire sullo sviluppo dei sintomi di una malattia.
ANTICIPAZIONE
• L’anticipazione è un caso particolare di “espressivitàvariabile”.
• L’anticipazione descrive la tendenza da parte di alcune malattie genetiche a trasmissione autosomicadominante di divenire più gravi nelle generazioni successive.
• L’anticipazione può essere mascherata da variazioni casuali della severità.
• In molti casi può essere riferita ad errori della diagnosi.
• Il fenomeno dell’anticipazione è stato spiegato con l’instabilità di certi trinucleotidi repeat che possono espandersi in certe malattie (X-Fragile, Distrofia Miotonica, Malattia di Hungtington).
• La severità e l’età di insorgenza in queste malattie correla con la lunghezza del repeat e questa tende ad espandersi attraverso le generazioni.