Esercitazione di Genetica - 5

Nell’uomo il daltonismo è recessivo e legato all’X, mentre I’albinismo è recessivo e autosomico. Quali figli/e potranno nascere da un matrimonio tra due genitori omozigoti, una donna con vista normale e albina e un uomo daltonico a pigmentazione normale? Spiegazione: d daltonismo legato al cromosoma X a albinismo autosomico DDaa ♀ x dYAA ♂ dA YA Da DdAa DYAa Risposta: Figlie e figli con vista normale e pigmentazione della pelle normale.

Un uomo affetto da emofilia (una condizione recessiva legata al sesso, cromosoma X) ha una figlia fenotipicamente sana. Lei sposa un uomo sano e senza nessuna storia familiare di emofilia. a) Qual è la probabilità abbiano una figlia affetta da emofilia? b) Qual è la probabilità abbiano un figlio affetto? c) Se la coppia fa quattro figli, qual è la probabilità che tutti e quattro siano affetti da emofilia? RISPOSTE a) Nessuna, infatti, anche se la figlia ereditasse dalla madre il cromosoma X che porta la mutazione per l’emofilia, risulterebbe comunque una portatrice sana perché erediterebbe il cromosoma X sano dal padre. b) 1/4, che è il prodotto delle probabilità che sia un maschio (1/2) e che erediti dalla madre il cromosoma X mutato (1/2) c) la probabilità in questo caso è di 1/256; infatti, per risultare quattro figli malati, dobbiamo assumere che tutti e quattro siano maschi e che tutti e quattro ricevano l’allele mutato! Quindi la probabilità è di 1/2^8

Se una malattia con ereditarietà X-linked dominante colpisce 1/100 maschi in una popolazione, qual è la frequenza di quel gene nella popolazione? Risposta: 0.01

Disposizione CIS e TRANS

Distanza di mappa = ricombinanti /totali Un topo femmina con genotipo AaBb viene reincrociato con un maschio doppio recessivo. La progenie è: 442 AaBb 458 aabb 46 Aabb 54 aaBb Come sono disposti gli alleli sui cromosomi della femmina e quale distanza separa i due geni? Spiegazione: AaBb ♀ x aabb ♂ Disposti AB/ab (vedi incroci con e senza crossing over) Distanza di mappa = ricombinanti /totali (442+458+46+54)=1000 progenie totale (46+54)/1000=0,1 cioè 10% I due geni distano 10 cM (centiMorgan o unità di mappa) Risposta: Disposizione degli alleli in cis: AB/ab Frequenza di ricombinazione = 46 + 54/1000=10% I due geni distano 10 unità di mappa.

Spiegazione e Risposta: Una donna fenotipicamente normale è eterozigote in trans per il gene dell’emofilia e il gene che determina la sintesi dell’enzima G6PD (glucosio-6-fosfato deidrogenasi importante in una via metabolica minore del glucosio, la sua carenza determina il favismo, gene associato al cromosoma X). Se la distanza genetica tra i due loci è 16 unità di mappa (cM), qual è la probabilità che un figlio maschio nato da questa donna sia fenotipicamente normale rispetto ad entrambi i caratteri? Se, nel caso di geni associati, i due alleli dominanti (del gene A e B) si trovano sullo stesso cromosoma e gli alleli recessivi (del gene A e B) sull'altro cromosoma omologo si parla di associazione in CIS. Se invece un cromosoma contiene un allele dominante di un gene e un allele recessivo dell'altro gene e viceversa di parla di associazione in TRANS. Spiegazione e Risposta:

I geni M e N sono posti a 10 unità di mappa di distanza I geni M e N sono posti a 10 unità di mappa di distanza. Un individuo MMNN è stato incrociato con un individuo mmnn. Cosa è atteso in F1? Se un individuo della F1 viene reincrociato con il genitore omozigote recessivo quali classi fenotipiche sono attese nella progenie e con quale frequenza? Spiegazione: F1 reincrociato con genitore omozigote MmNn x mmnn mn Fenotipo MN MmNn MN Parent 45% Mn Mmnn Mn Ricom 5% mN mmNn mN Ricom 5% mn mmnn mn Parent 45% Risposta:

I geni A e B stanno sullo stesso cromosoma a 20 unità di mappa di distanza. Indica le classi fenotipiche attese nel seguente incrocio e la loro frequenza. A b a b a B x a b Quali sono le classi parentali? Quali le classi ricombinanti? Perchè si chiamano così? Spiegazione: AaBb x aabb ab Fenotipo AB AaBb AB Ricomb 10% Ab Aabb Ab Parentale 40% aB aaBb aB Parentale 40% ab aabb ab Ricombin 10% Risposta:

Distanza di mappa e frequenza di ricombinazione Distanza di mappa cm = Frequenza di ricombinazione In onore del lavoro svolto da Thomas Hunt Morgan, l’unità di mappa viene denominata centiMorgan 1 cM = 1 Unità di Mappa (uma, u.m.)

Esercizio già visto….. Genotipi di tutti i casi: AaBb x aabb ù Fenotipi attesi AB ¼ Ab ¼ aB ¼ ab ¼ Calcolare la distanza di mappa tra i geni che risultano concatenati. Risposta: a) rapporto 1:1:1:1 quindi geni indipendenti b) ci sono 2 classi più abbondanti e simili tra loro (parentali) e due meno abbondanti (ricombinanti), concatenati. Freq di ricombinazione = (29 + 32) / (29 +32 + 68+ 71) = 0,305 = 30.5% Distanza di mappa 30.5 cM c) ci sono 2 classi più abbondanti e simili tra loro (parentali) e due meno abbondanti (ricombinanti), concatenati. Freq di ricombinazione = (38 + 41) / (38 + 41 + 62+ 59) = 0,395 = 39.5% Distanza di mappa 39.5 cM d) Geni completamente associati perché ho solo due possibili fenotipi

Disegna schematicamente i geni sui cromosomi degli individui incrociati nell’esercizio precedente usando una linea per indicare il cromosoma e un trattino ortogonale per localizzare il gene sul cromosoma. Risposta: a b c d

Distanza di mappa cM = Frequenza di ricombinazione Calcola la distanza di mappa tra i geni A e B negli incroci AB Ab aB ab a) AB x ab 83 32 28 70 b) AB x ab 0 78 76 0 c) AB x ab 97 21 30 95 Distanza di mappa cM = Frequenza di ricombinazione Freq di ricombinazione = (32 +28) / (83 + 32 + 28 + 70) = 0,28 = 28% b) Geni vicini sullo stesso cromosoma c) Freq di ricombinazione = (21 + 30) / (97 + 21 + 30 + 95) = 0,21 = 21% Risposta: 28 cM 21 cM

- Freq Ricombinazione tra B e C= (30+30)/200=0,3 quindi 30% Nell’incrocio ABC x abc si sono ottenute le seguenti classi fenotipiche: Classi fenotipiche n° individui ABC 70 ABc 30 AbC 30 Abc 70 - determina il genotipo degli individui incrociati; - determina se c’è concatenazione tra i geni considerati; - se ci sono geni concatenati determina la distanza di mappa tra di essi; Risposta: - AABbCc x aabbcc - C’è concatenazione. Poiché A non segrega (viene sempre trasmesso l’A e mai a) non possiamo dire se lui è concatenato. - Freq Ricombinazione tra B e C= (30+30)/200=0,3 quindi 30% - Freq Ricomb = Distanza di Mappa = 30 uma o cM

Alberi genealogici -simboli- I numeri romani indicano le generazioni I numeri arabi gli individui •trasmissione autosomica recessiva •trasmissione autosomica dominante •trasmissione legata al cromosoma X dominanti o recessivi PROBANDO: Individuo con uno specifico fenotipo attraverso il quale viene identificata una famiglia con determinate caratteristiche genetiche.

Le malattie autosomiche recessive Le malattie autosomiche si trasmettono dai genitori ai figli come previsto dalle leggi di Mendel e sono dovute a mutazioni presenti sui cromosomi autosomi, ovvero i cromosomi non legati al sesso. Le patologie con questo tipo di ereditarietà vengono suddivise in due categorie in base al meccanismo di trasmissione che le caratterizza. Distinguiamo, infatti, le malattie autosomiche recessive e le malattie autosomiche dominanti. Le malattie autosomiche recessive sono causate dalla mutazione di un singolo gene, costituito da due alleli: un allele lo ereditiamo dalla madre, l'altro dal padre. Affinché la malattia si manifesti, è necessario che il figlio erediti l'allele recessivo mutato da entrambi i genitori;  se, invece,  eredita un allele mutato ed uno normale, si dice che è portatore sano della malattia. Essere portatore sano vuol dire non avere la patologia ma avere nel proprio DNA un allele mutato, che può essere trasmesso alle generazioni successive. Normalmente i genitori di un bambino malato non manifestano la malattia in quanto sono portatori sani: entrambi i genitori presentato sia l'allele dominante sano sia l'allele recessivo mutato ma entrambi trasmettono al figlio allele mutato, distintivo della patologia. Esempi di malattie autosomiche recessive sono: la fibrosi cistica, la fenilchetonuria, l'anemia mediterranea (o talassemia) o l'albinismo.

Le malattie autosomiche dominanti Le malattie autosomiche dominanti, così come le malattie autosomiche recessive che abbiamo visto nella diapositiva precedente, sono causate dalla mutazione di un singolo gene, ma il loro meccanismo di trasmissione è abbastanza diverso. Solitamente, in questo caso, il bambino eredita un allele normale da un genitore ed uno mutato dall’altro: quello mutato domina ed il bimbo è affetto da una malattia genetica autosomica dominante. Il problema è che molte di queste malattie si palesano solo in età adulta, come la malattia del rene policistico dell’adulto, il cancro ereditario alla mammella o la Corea di Huntington. Proprio perché la patologia manifesta i suoi sintomi in età adulta, spesso il genitore non sa di avere una malattia genetica e di avere una probabilità del 50% di trasmetterla ai suoi figli. Inoltre, il livello di gravità con cui si manifesta la malattia può essere variabile, anche all'interno della stessa famiglia.

Le malattie legate ai cromosomi sessuali Ci sono delle patologie genetiche che dipendono da geni collocati sul cromosoma sessuale X, che presenta molti geni importanti per la crescita di un individuo. Il cromosoma Y, invece, è piccolo e contiene i geni necessari per lo sviluppo maschile e la produzione degli spermatozoi: eventuali difetti su questo cromosoma sono correlati a deficit della fertilità maschile. Nessun gene vitale risiede solo sul cromosoma Y. Le femmine hanno 2 cromosomi X: se una femmina presenta un allele recessivo mutato collocato su un cromosoma X ed un allele sano situato sull’altro cromosoma X, sarà portatrice sana della malattia genetica legata al cromosoma X. Normalmente la persona portatrice non ha la malattia ma, in alcuni casi, può mostrare lievi sintomi della patologia. I maschi, invece, hanno un cromosoma X ed un Y (XY) e, quindi, se il maschio porta una mutazione recessiva sul cromosoma X sarà affetto dalla patologia: non c'è, infatti, un’altra copia di quel gene per compensare l'errore. Esempi di malattie recessive legate all’X sono l’emofilia, il daltonismo e la distrofia muscolare di Duchenne.

La penetranza è completa (100%) quando tutti gli omozigoti recessivi manifestano un fenotipo, tutti gli omozigoti dominanti mostrano un altro fenotipo e tutti gli eterozigoti sono simili. Risposta: La probabilità è 0, perché, se III-1 e III-2 avessero ereditato l’allele, manifesterebbero la malattia.