BIANCA MARIA CIMINELLI studio 319 (dente B) laboratorio 330 (dente C) TELEFONO 0672594319 - 4330 e-mail: bianca.ciminelli@uniroma2.it ricevimento studenti: mercoledì ore 11-12 TESTO CONSIGLIATO: “Genetica umana molecolare” Strachan e Read edizione UTET

CALCOLO DELLE FREQUENZE ALLELICHE NEL CASO DI UN GENE CON DUE ALLELI CODOMINANTI (conta diretta) Locus A alleli A1 e A2 3 genotipi  3 fenotipi A1A1 A1A2 A2A2 TOTALE individui  TOTALE alleli x y z N 2N p = freq. allele A1 = (2x + y) / 2N q = freq. allele A2 = (y + 2z) / 2N es = errore standard = Il calcolo delle frequenze viene effettuato su un campione rappresentativo della popolazione Campione rappresentativo  tutti gli individui della popolazione hanno la stessa probabilità di essere inclusi nel campione

Esempio di calcolo per la popolazione USA Bianchi: Calcolo delle frequenze degli alleli del gruppo sanguigno MN in varie popolazioni umane popolazione N° Indiv. M MN N pM qN errore USA Bianchi USA Neri Eschimesi Ainu Abor.Aus. 6129 278 569 121 730 504 1787 79 475 22 90 3039 138 89 60 216 253 1303 61 5 39 492 161 0.539 0.532 0.913 0.430 0.178 0.461 0.468 0.087 0.570 0.882 0.004 0.021 0.008 0.031 0.010 0.016 Esempio di calcolo per la popolazione USA Bianchi: p(M) = (2 x 1787) + 3039 q(N) = (2 x 1303) + 3039 2 x 6129 2 x 6129 es =  (0.539 x 0.461) / 2 x 6129

EQUILIBRIO DI HARDY-WEINBERG Equilibrio valido per specie diploidi e a riproduzione sessuata In una popolazione panmittica e ‘sufficientemente’ grande in assenza di: selezione (i vari genotipi devono avere lo stesso successo riproduttivo) mutazione migrazione LE FREQUENZE ALLELICHE E QUELLE GENOTIPICHE SONO LEGATE DA UNA SEMPLICE RELAZIONE p = frequenza dell’allele A1 q = frequenza dell’allele A2 frequenze genotipiche  p2 (A1A1) 2pq (A1A2) q2 (A2A2)

In una popolazione in equilibrio di HW le frequenze alleliche e le frequenze genotipiche si mantengono costanti nel corso delle generazioni Se una popolazione non si trova in equilibrio per il raggiungimento di tale situazione è sufficiente una sola generazione di panmissia. Quindi se due popolazioni, aventi frequenze alleliche molto diverse si fondono a formare un’unica popolazione, la nuova popolazione raggiungerà le frequenze genotipiche previste dall’equilibrio di HW in una sola generazione di incroci casuali Popolazione 1  è presente solo l’allele A1 (e quindi solo il genotipo A1A1) Popolazione 2  è presente solo l’allele A2 (e quindi solo il genotipo A2A2) Popolazione mista  sono presenti entrambi gli alleli (con una frequenza proporzionale al numero di individui di ciascuna delle due popolazioni) e solo 2 genotipi (A1A1 e A2A2). Ma dopo una sola generazione di panmissia compaiono gli individui eterozigoti e i 3 genotipi saranno presenti nelle proporzioni previste dall’equilibrio di HW

L’equilibrio di HW ci permette di stimare le frequenze alleliche in situazioni in cui esiste un rapporto di dominanza/recessività tra gli alleli Locus A – 2 alleli A e a 3 genotipi  2 fenotipi fenotipo dominante  2 genotipi (AA e Aa, cioè p2 e 2pq) fenotipo recessivo  1 genotipo (aa, q2) Supponendo, SENZA POTERLO DIMOSTRARE, che la popolazione sia in eq. di HW è possibile ricavare la frequenza dell’allele a a partire dalla frequenza degli individui aa, Esempio: locus Rh, DUE ALLELI  Rh dominante rh recessivo gli individui Rh(-) quindi sono tutti omozigoti rhrh e la loro frequenza = q2 diventa allora possibile ricavare la frequenza dell’allele rh (q) facendo la radice quadrata di questo valore

In caso di codominanza è invece possibile verificare se la popolazione sia effettivamente in equilibrio di HW Dopo aver calcolato (per conta diretta) le frequenze alleliche si calcolano le frequenze genotipiche attese in caso di equilibrio le si confrontano con quelle osservate, si possono verificare 3 possibilità: le frequenze attese sono molto simili alle osservate la popolazione è in equilibrio le frequenze attese si discostano molto dalle osservate la popolazione NON è in equilibrio le frequenze attese si discostano dalle osservate ma non sappiamo quantificare questa discrepanza  test del c2

EQUILIBRIO DI HW NEL CASO DI UN LOCUS CON 3 ALLELI In caso di codominanza abbiamo 6 genotipi (3 genotipi omozigoti e 3 eterozigoti) e 6 fenotipi Frequenza allele A1 = p Frequenza allele A2 = q Frequenza allele A3 = r A1A1 = p2 A2A2 = q2 A3A3 = r2 A1A2 = 2pq A1A3 = 2pr A2A3 = 2qr

EQUILIBRIO DI HW PER GENI DEL CROMOSOMA X Femmine  3 genotipi (A1A1, A1A2, A2A2) Maschi  2 genotipi (A1, A2) Nei maschi frequenze alleliche e frequenze genotipiche coincidono Pertanto condizioni dovute ad alleli recessivi rari di geni legati al cromosoma X sono MOLTO più frequenti nei maschi che nelle femmine (se q è piccolo q2 è MOLTO più piccolo) Esempio: cecità ai colori (daltonismo) q = 0.08 (cioè 8%)  frequenza di daltonici maschi = q = 0.08 frequenza di daltoniche femmine = q2 = 0.082 = 0.0064 (cioè 0.64%)

FATTORI CHE DISTURBANO L’EQUILIBRIO DI HW eccezioni all’accoppiamento casuale stratificazione  una popolazione stratificata è una popolazione che contiene un numero di sottogruppi che sono geneticamente separati (es. popolazione degli USA, popolazione del nord Italia dopo la migrazione interna sud  nord) accoppiamento assortativo (es. sordità) consanguineità tutti questi processi fanno aumentare la frequenza dei genotipi omozigoti

FATTORI CHE DISTURBANO L’EQUILIBRIO DI HW deriva genetica  insieme dei cambiamenti delle frequenze alleliche dovuti esclusivamente al caso, sono più pronunciati in popolazioni di piccole dimensioni effetto del fondatore collo di bottiglia flusso genico  lenta e continua immissione di geni da una popolazione in un’altra (es. popolazioni bianche e africane degli USA)

L’ALLELE A1 E’ DESTINATO A FISSARSI FATTORI CHE DISTURBANO L’EQUILIBRIO DI HW selezione a vantaggio di un allele A1A1 A1A2 A2A2 w11 > w12 > w22 L’ALLELE A1 E’ DESTINATO A FISSARSI a vantaggio del genotipo eterozigote (polimorfismo stabile) A1A1 A1A2 A2A2 w11 < w12 > w22 IL POLIMORFISMO VIENE MANTENUTO a svantaggio del genotipo eterozigote (polimorfismo instabile) w11 > w12 < w22 IL POLIMORFISMO VIENE MANTENUTO SOLO SE p = q = 0.5

EQUILIBRIO MUTAZIONE-SELEZIONE per alleli letali dominanti p = m  10-5 - 10-6 per alleli letali recessivi q =  m poiché m = 10-5 – 10-6  m = pochi per mille