Le mutazioni La struttura del DNA, che è la base della trasmissione dei caratteri ereditari, ha una stabilità relativa e non assoluta. La stabilità garantisce la conservazione dell'informazione iniziale, l'instabilità invece ne determina le modificazioni, ovvero le mutazioni.  Le mutazioni possono essere distinte in: mutazioni geniche; mutazioni cromosomiche; mutazioni genomiche.

mutazioni spontanee e indotte Le mutazioni possono ancora essere distinte in: indotte: sono causate da agenti mutageni; spontanee: insorgono in condizioni normali in assenza di specifici agenti esterni identificabili (molto rare)

mutazioni spontanee Hanno un ruolo importante in fenomeni biologici quali l’evoluzione e la cancerogenesi, e probabilmente sono implicate anche nell’invecchiamento, malattie autoimmuni, neurodegeneratorie, aterosclerosi. Spontaneamente sono prodotti tutti i tipi di mutazione genica: sostituzione di base, inserzioni, duplicazioni e delezioni. Le mutazioni si verificano con maggiore frequenza in alcuni siti definiti punti caldi (hot spots), come quelli contenenti 5-metil-citosina.

1) Mutazioni geniche Sono cambiamenti della sequenza nucleotidica del DNA. Si possono verificare per: sostituzione di base; inserzione/duplicazio ne/delezione (frameshift).

Mutazioni genetiche per sostituzione transizioni: sostituzione di una purina (A, G) con un’altra purina oppure di una pirimidina (T, C) con un’altra pirimidina; è mantenuto l’orientamento purina : pirimidina nelle due eliche; trasversioni: sostituzione di una purina con una pirimidina o viceversa; l’orientamento delle purine e pirimidine nelle due eliche è invertito.

frameshift È l’inserzione o delezione di una o poche coppie di basi (mai dispari) in regioni codificanti o non. Ne deriva uno scorrimento del frame di lettura dal sito mutato in poi. Le sostituzioni di basi possono creare mutanti: missenso: inserimento di un aminoacido sbagliato in un polipeptide per cui si ha la produzione di una proteina difettosa. Accadrà una riduzione della funzione. Fenotipo parzialmente mutato. nonsenso: la tripletta modificata non codifica per alcun aminoacido per cui si ha la produzione di proteine tronche. Fenotipo mutante completo.

Mutazione per delezione La delezione (o addizione) di tre coppie di nucleotidi porta alla perdita (o acquisto) di un aminoacido (o più) nella sequenza proteica senza che nel complesso questa sia seriamente modificata. Silente: porta alla formazione di una nuova tripletta che codifica per lo stesso aminoacido a causa della degenerazione del codice genetico e quindi non c’è una variazione fenotipica. Neutra: non ha effetto sul fenotipo e passa inosservata.

2) Mutazioni cromosomiche Le mutazioni cromosomiche possono essere classificate in due gruppi principali numeriche= cambiamenti nel numero di interi assetti cromosomici oppure modifiche nel numero di singoli cromosomi;  Strutturali= modifiche nella sequenza del DNA lungo l’asse del cromosoma in seguito ad eventi di rottura del cromosoma stesso.

mutazioni cromosomiche numeriche Si distinguono in: Poliploidia: cambiamento di interi assetti cromosomici. Il numero dei cromosomi di un organismo è un multiplo del numero aploide di quella specie. Aneuploidia: modifica del numero di singoli cromosomi che determinano un diverso numero a carico della coppia cromosomica

mutazioni cromosomiche strutturali Esistono quattro tipi principali di mutazioni cromosomiche che implicano cambiamenti nella struttura del cromosoma: delezioni e duplicazioni: causano un cambiamento nella quantità di DNA; inversioni: comportano un cambiamento nell’orientamento di un tratto cromosomico; traslocazioni: implicano un cambiamento nella localizzazione di un segmento cromosomico. queste mutazioni hanno origine da una o più rotture nel cromosoma. La sua funzione può andare perduta.

Le delezioni e duplicazioni delezione E’ caratterizzata dalla perdita di un tratto di un cromosoma in seguito ad una rottura che può essere indotta da diversi agenti eziologici: la temperatura, le radiazioni, virus, sostanze chimiche o da errori nella ricombinazione. duplicazione E’ caratterizzata dal raddoppiamento di un tratto di un cromosoma. La dimensione del tratto duplicato può variare e i segmenti duplicati possono trovarsi in punti diversi del genoma oppure essere vicini

Le inversioni Si verifica quando un segmento cromosomico viene tagliato e poi reintegrato nel cromosoma dopo rotazione di 180° rispetto all’orientamento originale. Inversione pericentrica: comprende il centromero; Inversione paracentrica: non comprende il centromero. Il materiale genetico non viene perduto, però possono esservi delle conseguenze fenotipiche. Le conseguenze meiotiche: se l’inversione è allo stato omozigote, la meiosi è normale; se l’inversione è allo stato eterozigote, il crossing-over comporta gravi conseguenze genetiche.

Le traslocazioni consiste nel cambiamento di posizione di segmenti cromosomici e quindi delle sequenze geniche in essi contenute. Non vi è perdita di materiale genetico. Vi sono due tipi di traslocazioni semplici: intracromosomica (in un cromosoma): cambiamento di posizione di un tratto cromosomico entro lo stesso cromosoma intercromosomica (tra cromosomi): spostamento di un segmento cromosomico da un cromosoma ad un altro non omologo.

mutazioni cromosomiche strutturali

3) Le mutazioni genomiche Si parla di mutazioni genomiche quando un organismo presenta cromosomi in più o in meno rispetto al normale. Se sono presenti interi corredi cromosomici in più o in meno si parla di euploidia aberrante; se invece è solo una parte del corredo in eccesso o in difetto l'anomalia è chiamata aneuploidia. Se Il numero di cromosomi è un multiplo esatto di n, dove n è il numero aploide (nell’uomo è 23) so tratta di Poliploidia. 

aneuploidia I cromosomi presenti in una cellula sono in numero diverso dal normale numero aploide di cromosomi Le forme di aneuploidia più frequenti sono la mancanza di un cromosoma da una coppia (monosomia) o la presenza di un cromosoma in più in una coppia (trisomia). trisomia : Un esempio è la sindrome di Down, chiamata anche trisomia 21; gli individui affetti da questa sindrome hanno tre copie del cromosoma 21, invece che due. Monosomia: ad esempio la sindrome di Turner; gli individui nati con questa anomalia possiedono un solo cromosoma sessuale, quello femminile X.

euploidia Condizione di una cellula o di un organismo caratterizzati da un numero di cromosomi corrispondente ad un multiplo esatto del corredo aploide (2n, 3n, 4n….). È cioè la condizione in cui il numero di cromosomi di una cellula è quello naturale invece dell'eteroploidia. Eteroploidia= mutazione del corredo cromosomico, presenta un numero di cromosomi diverso da quello normale (2n)

Poliploidia I cromosomi presenti in una cellula sono in numero multiplo rispetto al normale numero aploide di cromosomi: per esempio la tetraploidia ha 92 cromosomi totali. È dovuta da anomalie della fecondazione: Disturbi nel corso della mitosi (non si forma il fuso mitotico); Disturbi nel corso della meiosi (fusione di 2 nuclei aploidi durante la meiosi o mancanza di divisione cellulare durante la meiosi);