La eredità legata al sesso

Geni legati al sesso Quarantaquattro dei 46 cromosomi umani costituiscono gli autosomi. Si tratta infatti di 22 coppie di cromosomi omologhi che contengono la stessa sequenza di geni I rimanenti due cromosomi costituiscono la coppia dei cromosomi sessuali o eterocromosomi I due eterocromosomi sono diversi per dimensioni e vengono designati con lettere distinte, Y il più piccolo e X il più grande Gli eterocromosomi possiedono una porzione omologa e una non omologa. Quest’ultima contiene molti dei geni che contribuiscono al differenziamento sessuale

I cromosomi sessuali determinano il sesso dell’individuo XX Femmina XY Maschio Non è così in tutte le specie. In Api e Formiche il sesso maschile è aploide il femminile diploide. Negli uccelli il sesso eterogametico è quello femminile (qui i cromosomi sessuali si chiamano W e Z; WZ femmina e ZZ maschio). In diversi altri vertebrati è determinato da geni negli autosomi e nelle tartarughe è determinato ambientalmente dalla temperatura di incubazione

XY XX Y X le femmine producono gameti uguali tutti con un cromosoma X I maschi invece producono due tipi di spermatozoi. Metà degli spermatozoi hanno il cromosoma X e metà hanno il cromosoma Y Maschio Femmina

Eredità legata al sesso I geni che si trovano sugli eterocromosomi hanno una modalità di trasmissione particolare Eredità legata al sesso Molti geni si trovano sul cromosoma X nella porzione che non ha omologo nel cromosoma Y Gli alleli recessivi che appartengono a questa categoria si comportano in modo differente a seconda che appartengano ad un maschio o ad una femmina Un esempio di questa trasmissione è il daltonismo. Ci sono diversi tipi di daltonismo. Il più comune provoca l’incapacità a distinguere il rosso dal verde (per mancanza di una popolazione di coni della retina)

Allele per il daltonismo X X Allele per il daltonismo Nella femmina l’espressione del daltonismo è simile a quella dei caratteri autosomici Essendo recessivo la presenza di una copia dell’allele per il daltonismo non da alcuna manifestazione fenotipica Perché una femmina manifesti daltonismo deve essere omozigote recessivo (molto raro)

Allele per il daltonismo X Allele per il daltonismo Nel maschio l’allele per il daltonismo si esprime anche se è da solo perché sul cromosoma Y esso non ha un allele corrispondente Y

Malattie genetiche legate al sesso L’emofilia è una malattia che colpisce quasi solamente i maschi. Gli individui affetti mancano di un fattore (una proteina ) necessario per la coagulazione del sangue. Se si feriscono l’emorragia non si arresta e muoiono dissanguati L’emofilia è un carattere recessivo legato al sesso (si trova sul cromosoma X), individui di di sesso femminile sono di solito solo portatori e la trasmettono ai figli maschi

La Regina Vittoria (1819-1901)

La famiglia imperiale russa: lo zar Nicola II, la zarina Alessandra, le granduchesse Maria, Tatiana, Olga e Anastasia e lo zarevic Alessio (Foto Olympia) Alessandra infatti, che prima del matrimonio si chiamava Alice, era figlia del granduca Luigi IV d’Assia e di Alice, figlia della regina Vittoria d’Inghilterra. Nella

Eredità X-linked I geni presenti sul cromosoma X sono presenti in duplice copia nelle femmine e in singola copia nei maschi Questi geni si trasmetteranno con modalità che non seguono le leggi di Mendel

Espressione di un allele recessivo X-linked (X°) nei due sessi XX = femmine omozigoti per l’allele dominante (non esprimono il carattere) XX° = femmine eterozigoti (non esprimono il carattere, ma sono portatrici) XY = maschi emizigoti per l’allele dominante (non esprimono il carattere) X°Y = maschi emizigoti per l’allele recessivo (esprimono il carattere)

Affetti e non affetti se un gene patologico recessivo si trova sul cromosoma X (X°) XX = femmine sane (omozigoti) XX°= femmine portatrici sane (eterozigoti) XY = maschi sani (emizigoti per l’allele sano) X°Y = maschi ammalati (emizigoti per l’allele patologico)

Quando una donna può ammalarsi di una malattia X-linked? Quando è figlia di una portatrice sana e di un affetto Quando in una portatrice il cromosoma che porta l’allele sano viene inattivato e quindi si manifesta solo l’allele patologico

Trasmissione di un carattere X-linked recessivo a partire da una donna portatrice L’incrocio di una eterozigote per un gene X-linked recessivo con un emizigote dominante porterà alla manifestazione del carattere recessivo nel 50% dei figli maschi

Trasmissione di un carattere X-linked recessivo a partire da un maschio emizigote

XAXA x XaY XA Xa XA Xa Y XAXa XA Y XAY Un maschio con la malattia (se sopravvive) trasmette l’allele a tutte le sue figlie e a nessun figlio (nessun emofiliaco) Xa Y XA XA Xa XAXa XA Y XAY XAXA x XaY

XAXa x XAY Xa XA XA Xa Y XAXA Xa Y XAY Una femmina portatrice passa la mutazione a metà delle figlie e a metà dei figli (che saranno affetti) XA Y Xa XA Xa XAXA Xa Y XAY XAXa x XAY Maschio emofiliaco

XAXa x XaY XA Xa Xa XA Y XaXa XA Y XaY Una femmina portatrice che si sposa con un maschio affetto ha il 50% di avere figli affetti indipendentemente dal sesso Xa Y XA Xa XA XaXa XA Y XaY XAXa x XaY Femmina emofiliaca Maschio emofiliaco

Esempi di malattie trasmesse con eredità X-linked Distrofia Muscolare di Duchenne Sindrome di Martin Bell Emofilia Daltonismo Favismo Sindrome da insensibilità agli androgeni

Il favismo è un difetto congenito di un enzima normalmente presente nei globuli rossi, la glucosio-6-fosfato-deidrogenasi, essenziale per la vitalità degli eritrociti e in particolare per i processi ossidoriduttivi che in essi si svolgono. La carenza di questo enzima provoca un'improvvisa distruzione dei globuli rossi (emolisi) e quindi la comparsa di anemia emolitica con ittero, quando il soggetto che ne è carente, ingerisce fave, piselli, Verbena Hybrida varie droghe vegetali o alcuni farmaci (ad esempio sulfamidici, salicilici, chinidina, menadione, ecc.,) che agiscono da "fattori scatenanti", inibendo cioè l'attività della glucosio-6-fosfato-deidrogenasi eritrocitaria, impoverendo ulteriormente i globuli rossi che sono già carenti dell'enzima.

Inattivazione del cromosoma X Uno dei due cromosomi X delle donne viene inattivato durante lo sviluppo dell’embrione; La scelta del cromosoma X da inattivare è casuale e può variare da cellula a cellula (mosaico); L’inattivazione è stabile in tutte le mitosi successive.

Un esempio di inattivazione dell’X Il gene del colore del pelo di questi gatti si trova sul cromosoma X. In alcune regioni sarà inattivato l’allele del colore rosso, in altre l’allele del colore scuro

Mosaicismo in donne eterozigoti per un carattere X-linked In diverse cellule del corpo di una donna può essere inattivato l’uno o l’altro cromosoma X L’inattivazione preferenziale del cromosoma che porta l’allele dominante porterà alla espressione di quello recessivo

Scopo della inattivazione del cromosoma X Compensare il numero dei geni attivi sul cromosoma X tra maschi e femmine. Il numero dei cromosomi X inattivati è sempre uguale al numero di X presenti –1 (es. una donna 47,XXX avrà due X inattivate) L’inattivazione viene rimossa nelle cellule germinali

Modalità di inattivazione del cromosoma X Il cromosoma X inattivato viene trasformato in eterocromatina (stadio addensato e non attivo della cromatina) Questa struttura è evidenziabile sotto forma di “Corpo di Barr”

Inattivazione del cromosoma X e sviluppo sessuale femminile Alcuni geni del cromosoma X non sono inattivati, e il loro normale funzionamento è indispensabile per un corretto sviluppo sessuale femminile.

Eredità Y-linked E’ relativa ai geni presenti sul cromosoma Y, che si trasmettono solo dal padre ai figli maschi Poiché patologie legate all’Y provocano quasi sempre sterilità, la trasmissione di caratteri patologici Y-linked è praticamente inesistente

L’unico esempio di eredità Y-linked?

Caratteri recentemente associati al cromosoma Y Predisposizione alle malattie cardiovascolari Predisposizione all’alcoolismo Predisposizione ad una diversa risposta comportamentale a stimoli emotivi

I mitocondri, il cromosoma Y e la storia dell’umanità Poiché il cromosoma Y si trasmette solo attraverso il padre, e i mitocondri solo attraverso la madre, il loro studio ha permesso di stabilire i flussi migratori delle popolazioni dall’origine dell’umanità ai giorni nostri.

Genomic Imprinting Processo di “marcatura” di alcuni geni che porterà al funzionamento nella prole del solo allele paterno o materno I geni che non devono essere espressi in uno dei due sessi vengono inattivati mediante metilazione del DNA Il genomic imprinting rappresenta un modello ereditario non mendeliano

Stadi del genomic imprinting 1) instaurazione dell’imprinting (nella gametogenesi o nello zigote prima della fusione dei pronuclei) 2) mantenimento dell’imprinting nelle cellule somatiche durante la duplicazione e la differenziazione cellulare 3) cancellazione dell’imprinting nelle cellule germinali e ripristino di un nuovo imprinting.

Genomic imprinting e sviluppo dell’embrione Geni a imprinting paterno: Aumento del flusso di nutrimento dalla placenta al feto Geni a iprinting materno: Riduzione del flusso di nutrimento dalla placenta al feto

Genomic imprinting e vita in utero Constancia et al., 2004

Imprinting e patologie Una alterazione del normale imprinting materno o paterno provoca gravi patologie Cause di alterazione dell’imprinting: Perdita di geni di origine paterna o materna disomia uniparentale (presenza di due cromosomi con la stessa origine parentale) Alterazione del corretto processo di metilazione di alcuni geni

Sindrome di Prader-Willi Clinica: ipotonia ritardo mentale ipogenitalismo (maschi) obesità Base molecolare: mancata espressione di geni paterni nella regione 15q12

Sindrome di Angelman Clinica: Basi molecolari Ritardo mentale Comportamento iperattivo Scoppi di risa immotivate Basi molecolari mancata espressione di geni materni nella regione 15q12