AVVISO Il materiale riportato in queste diapositive è di esclusiva proprietà del Prof. Liborio Stuppia. La pubblicazione.

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1 AVVISO Il materiale riportato in queste diapositive è di esclusiva proprietà del Prof. Liborio Stuppia La pubblicazione delle diapositive su questo sito è intesa unicamente a scopo di consultazione da parte degli studenti dei corsi di Genetica Medica della Facoltà di Psicologia della Università “G. d’Annunzio” E’ proibita la riproduzione e la diffusione anche parziale del materiale contenuto in queste diapositive.

2 LE MUTAZIONI

3 Le mutazioni: definizione
Le mutazioni sono cambi nella normale sequenza o organizzazione del DNA in un cellula. Possono colpire: I cromosomi (alterazioni cromosomiche numeriche e strutturali) Singoli geni (delezioni o duplicazioni intrageniche) Una singola base del DNA (mutazioni puntiformi)

4 Un esempio di mutante

5 Sede delle mutazioni Mutazioni “germinali” Mutazioni “somatiche”
Colpiscono le cellule germinali (spermatozoi o ovocellule) Sono trasmissibili alla prole Mutazioni “somatiche” Colpiscono le cellule somatiche, ossia qualsiasi tipi di cellule del corpo escluse quelle germinali Non sono trasmissibili alla prole

6 In che modo una mutazione può modificare un fenotipo?
I geni mutati possono andare incontro a due meccanismi: Perdita di funzione (assenza del prodotto proteico normale del gene) Acquisto di funzione (presenza di un nuovo prodotto proteico con funzioni diverse da quello originale)

7 Effetti delle mutazioni
Mutazioni letali Provocano la morte del 100% dei portatori prima della pubertà Mutazioni subletali Portano a morte più del 50% (ma non il 100%) dei portatori prima della pubertà Mutazioni neutrali Non modificano la salute dell’individuo in senso negativo o positivo Mutazioni vantaggiose Sono favorevoli per la specie, aumentando la fitness riproduttiva dei portatori Una stessa mutazione può avere effetto diverso in base all’ambiente in cui il portatore vive

8 Il concetto di mutazione “vantaggiosa”
Una mutazione si dice vantaggiosa quando aumenta le possibilità di sopravvivenza di un individuo in un determinato ambiente e ne migliora la capacità riproduttiva Solo attraverso la riproduzione una mutazione vantaggiosa può trasferirsi alla prole di un individuo e risultare favorevole per la specie

9 Le mutazioni e l’evoluzione
Le mutazioni hanno permesso l’evoluzione della specie, attraverso la creazione di nuovi fenotipi capaci di aumentare le possibilità di sopravvivenza e di riproduzione degli individui mutanti Le diverse mutazioni sono risultate vantaggiose sempre in relazione all’ambiente in cui vivevano gli individui portatori

10 Mutazioni vantaggiose in base all’ambiente: l’esempio della talassemia
La talassemia è una patologia autosomica recessiva che produce allo stato omozigote una grave forma di anemia. In tale condizione la mutazione è pertanto letale

11 La talassemia allo stato eterozigote
Gli eterozigoti per la talassemia sono portatori sani, quindi non affetti dalla patologia Allo stato eterozigote, pertanto, la talassemia appare come una mutazione neutra

12 Talassemia e malaria La condizione di portatore sano di talassemia protegge dalla infezione malarica Nelle regioni italiane dove la malaria era endemica la condizione di eterozigote per talassemia ha rappresentato una mutazione vantaggiosa

13 Tipi di mutazioni puntiformi (1)
Mutazioni “missenso”: Cambio di un singolo nucleotide di un codone con produzione di un diverso aminoacido Es. GAC->GAA = Asp->Glu Provocano il cambio di un solo aminoacido nella proteina prodotta Spesso sono prive di effetti fenotipici Possono alterare il fenotipo quando il cambio di aminoacido altera la struttura e la funzione della proteina.

14 Tipi di mutazioni puntiformi (2)
Mutazioni “sinonime”: Cambio di un singolo nucleotide in un codone con produzione dello stesso aminoacido rispetto al codone originale Es. GGT->GGC = Ser->Ser Non provocano alcun cambiamento nella proteina prodotta, e quindi sono prive di effetto fenotipico

15 Tipi di mutazioni puntiformi (3)
Mutazioni “non senso”: Cambio di un singolo nucleotide all’interno di un codone con la conseguente formazione di un codone di stop Es: TAT->TAA = Tyr->STOP Provocano la produzione di una proteina tronca, per arresto del processo di traduzione Sono praticamente sempre associate ad effetti fenotipici conseguenti alla mancata produzione della proteina interessata

16 Le mutazioni frameshift
Consistono nella delezione o inserzione in una sequenza di DNA di un numero di basi diverso da 3 o da un multiplo di tre Provocano uno “scivolamento” della cornice di lettura del gene, con sostituzione di tutti gli aminoacidi prodotti a valle della mutazione

17 Il meccanismo delle mutazioni frameshift
GAT CCG TAT CTG GTC GTA TCT… Asp Arg Tyr Leu Val Val Ser G/AT CCG TAT CTG GTC GTA TCT… ATC CGT ATC TGG TCG TAT CT… Ile Ala Ile Trp Ser Tyr …

18 Conseguenze delle mutazioni framshift
Le mutazioni frameshift hanno praticamente sempre effetti fenotipici, sia per la mancanza di produzione della proteina originale che per la produzione di una nuova proteina che può avere effetti dannosi Spesso provocano la creazione di codoni di stop, causando la produzione di proteine tronche

19 Origine delle mutazioni
Mutazioni spontanee: Mutazioni causate da errori nei processi di replicazione o di riparazione del DNA Difficilmente prevenibili Mutazioni indotte: Causate dall’azione di sostanze chimiche o agenti fisici Potenzialmente prevenibili

20 Agenti mutageni Chimici Fisici Acido nitroso Analoghi delle basi
Farmaci Fumo Tinture per i capelli Coloranti usati nell’industria alimentare Fisici Raggi X Raggi gamma Raggi UV (non penetranti)