Genetica medica genoma umano e geni

Presentazione sul tema: "Genetica medica genoma umano e geni"— Transcript della presentazione:

1 Genetica medica genoma umano e geni
Dip. di Genetica Biologia e Biochimica Genetica medica oncologica ASO S. Giovanni Battista - Torino IRCC - Candiolo

2 Sequenziamento del Genoma umano
Iniziato nel 1990 completato il con 2 anni di anticipo 3 bilioni di paia di basi – geni accuratezza del 99% “solo” 341 gaps errore: 1/ basi Le regioni codificanti occupano solo il 5% del genoma Più di 3 milioni di SNPs (single nucleotide polymorphisms) identificati

3 SNPs Single Nucleotide Polymorphisms
nella regione codificante dei geni silenti cambiamento di amino acido nelle regioni regolatorie dei geni negli introni più o meno efficiente espressione nelle regioni non codificanti

4 Sequenziamento del Genoma umano
Eucromatina: 2.88 bilioni di bp (2.88 Gb) Genoma umano totale: 3.08 Gb Regioni ripetute 24 centromeri (50 Mb) braccia corte dei cromosomi acrocentrici (13p, 14p, 15p, 21p, 22p) con circa 50 copie tandem dei geni 5S, 18S e 28S eterocromatina del cromosoma Y, 1q, 9q e 16q Dati al 2004 (Build 35) 5.3% del genoma: duplicazioni segmentali recenti (40 milioni di anni) di lunghezza > 1kb e identità > 90% (> 25% dell’Y) con 1183 geni duplicati divergenti e 3300 paraloghi 1.2% esoni + 0.7% UTR di circa geni codificanti proteine (+ n° ad RNA) circa pseudogeni (circa 32 geni estinti) Nature, October 2004

5 Sequenziamento del Genoma umano
Dati al novembre 2005 (Build 36)

6 Base azotata + zucchero + fosfato = NUCLEOTIDE

7 DNA 5’ 3’ zucchero : desossiribosio catena nucleotidica : doppia elica
appaiamento costante : A : T G : C 5’ 3’

8 Apertura della doppia elica Duplicazione del Trascrizione del DNA
DNA in mRNA

9 Flusso dell’informazione :
DNA nucleare mRNA Proteine (strutturali regolatorie enzimatiche)

10 mRNA zucchero : ribosio catena nucleotidica : singola elica
basi azotate : Adenina Uracile Guanina Citosina

11 Il codice genetico univoco….. ..ma ridondante
4 basi -> 20 amino acidi 4 basi 3 = 64 codoni univoco….. ..ma ridondante

12 LOCUS : posizione di uno o più geni lungo
un cromosoma GENE : tratto di DNA corrispondente ad una informazione (30-40 mila) 2 nm

13 Mitosi : processo attraverso il quale una cellula
si divide in 2 cellule figlie identiche (diploidi)

14 Ciclo cellulare : G0 : quiescenza G1 : verifica dell’integrità
del genoma che deve essere duplicato S : sintesi del DNA G2 : verifica dell’integrità cromosomica M : mitosi Check – points prosecuzione del apoptosi ciclo cellulare

15 Genoma umano (n): 46 cromosomi (2n): 3 x 1012 paia di nucleotidi
20-30 mila geni 46 cromosomi (2n): 22 autosomi 2 cromosomi del sesso 46 XX – 46 XY 23 materni (22-X) paterni (22-X o 22-Y)

16 Meiosi : processo attraverso il quale una
cellula diploide (2n) si divide in 4 cellule figlie aploidi (n) appaiamento dei cromosomi omologhi e crossing-over separazione dei cromatidi fratelli

17 Mediamente un gene umano :
lunghezza paia di basi (17 kb) numero di esoni 7-9 lunghezza dell’esone nucleotidi lunghezza dell’introne nucleotidi

18 Struttura dei geni degli eucarioti
“Enhancers” 5’ UTR esone introne 3’ UTR 5’ 3’ Promotore ATG Stop TATA box CCAAT Segnale di Poliadenilazione AAUAAA Inizio della traduzione CG-rich Inizio della trascrizione mRNA cap polyAAAAA Regione codificante “open reading frame”

19 Dal cromosoma al gene : le unità di misura !
78.6 milioni di basi (78.6 x 106 = 81 Mb) Regione genomica del gene BRCA1 (17q23.3) 25 esoni in 80 mila basi (80 x 103 = 80 kb) 1 bp (paia di basi) 1 kb (1.000 bp) 1 Mb (1.000 kb) ( bp)

20

21 mRNA: 5711 basi proteina BRCA1: 1863 aa
MDLSALRVEEVQNVINAMQKILECPICLELIKEPVSTKCDHIFCKFCMLKLLNQKKGPSQCPLCKNDITKRSLQESTRFSQLVEELLKIICAFQLDTGLEYANSYNFAKKENNSP EHLKDEVSIIQSMGYRNRAKRLLQSEPENPSLQETSLSVQLSNLGTVRTLRTKQRIQPQKTSVYIELGSDSSEDTVNKATYCSVGDQELLQITPQGTRDEISLDSAKKAACEFSE TDVTNTEHHQPSNNDLNTTEKRAAERHPEKYQGSSVSNLHVEPCGTNTHASSLQHENSSLLLTKDRMNVEKAEFCNKSKQPGLARSQHNRWAGSKETCNDRRTPSTEKKVDLNAD PLCERKEWNKQKLPCSENPRDTEDVPWITLNSSIQKVNEWFSRSDELLGSDDSHDGESESNAKVADVLDVLNEVDEYSGSSEKIDLLASDPHEALICKSERVHSKSVESNIEDKI FGKTYRKKASLPNLSHVTENLIIGAFVTEPQIIQERPLTNKLKRKRRPTSGLHPEDFIKKADLAVQKTPEMINQGTNQTEQNGQVMNITNSGHENKTKGDSIQNEKNPNPIESLE KESAFKTKAEPISSSISNMELELNIHNSKAPKKNRLRRKSSTRHIHALELVVSRNLSPPNCTELQIDSCSSSEEIKKKKYNQMPVRHSRNLQLMEGKEPATGAKKSNKPNEQTSK RHDSDTFPELKLTNAPGSFTKCSNTSELKEFVNPSLPREEKEEKLETVKVSNNAEDPKDLMLSGERVLQTERSVESSSISLVPGTDYGTQESISLLEVSTLGKAKTEPNKCVSQC AAFENPKGLIHGCSKDNRNDTEGFKYPLGHEVNHSRETSIEMEESELDAQYLQNTFKVSKRQSFAPFSNPGNAEEECATFSAHSGSLKKQSPKVTFECEQKEENQGKNESNIKPV QTVNITAGFPVVGQKDKPVDNAKCSIKGGSRFCLSSQFRGNETGLITPNKHGLLQNPYRIPPLFPIKSFVKTKCKKNLLEENFEEHSMSPEREMGNENIPSTVSTISRNNIRENV FKEASSSNINEVGSSTNEVGSSINEIGSSDENIQAELGRNRGPKLNAMLRLGVLQPEVYKQSLPGSNCKHPEIKKQEYEEVVQTVNTDFSPYLISDNLEQPMGSSHASQVCSETP DDLLDDGEIKEDTSFAENDIKESSAVFSKSVQKGELSRSPSPFTHTHLAQGYRRGAKKLESSEENLSSEDEELPCFQHLLFGKVNNIPSQSTRHSTVATECLSKNTEENLLSLKN SLNDCSNQVILAKASQEHHLSEETKCSASLFSSQCSELEDLTANTNTQDPFLIGSSKQMRHQSESQGVGLSDKELVSDDEERGTGLEENNQEEQSMDSNLGEAASGCESETSVSE DCSGLSSQSDILTTQQRDTMQHNLIKLQQEMAELEAVLEQHGSQPSNSYPSIISDSSALEDLRNPEQSTSEKAVLTSQKSSEYPISQNPEGLSADKFEVSADSSTSKNKEPGVER SSPSKCPSLDDRWYMHSCSGSLQNRNYPSQEELIKVVDVEEQQLEESGPHDLTETSYLPRQDLEGTPYLESGISLFSDDPESDPSEDRAPESARVGNIPSSTSALKVPQLKVAES AQSPAAAHTTDTAGYNAMEESVSREKPELTASTERVNKRMSMVVSGLTPEEFMLVYKFARKHHITLTNLITEETTHVVMKTDAEFVCERTLKYFLGIAGGKWVVSYFWVTQSIKE RKMLNEHDFEVRGDVVNGRNHQGPKRARESQDRKIFRGLEICCYGPFTNMPTDQLEWMVQLCGASVVKELSSFTLGTGVHPIVVVQPDAWTEDNGFHAIGQMCEAPVVTREWVLD SVALYQCQELDTYLIPQIPHSHY

22 Genoma umano : 46 cromosomi : 3 x 1012 paia di nucleotidi
20-30 mila geni 46 cromosomi : 22 autosomi 2 cromosomi del sesso 46 XX – 46 XY 23 materni (22-X) paterni (22-X o 22-Y)

23 Terminologia Alleli : forme alternative di un gene
o varianti in un punto del DNA es. il codone 6 del gene della beta globina Allele normale A GAG..... (acido glutammico) Allele della cellula falcemica S .….GTG..... (valina) mutazione Allele “cristallino” C .………………AAG..... (lisina) mutazione Mutazione : variante dotata di effetto biologico Polimorfismo : variante presente nella popolazione generale (f > 1%) priva di significato patologico

24 Terminologia Omozigote: porta 2 alleli identici ad un locus, bA bA o bS bS Eterozigote: porta 2 alleli differenti ad un locus, bA bS Eterozigote composto: porta 2 alleli non normali (2 mutazioni diverse) ad un locus, bSbC wt wt omozigote wt mut eterozigote mut mut omozigote mut mut eterozigote composto

25 Terminologia Genotipo: costituzione genetica di un individuo
nella sua totalità o riferita ad un gene specifico es. mutazione omozigote, bS bS Fenotipo: caratteristica osservabile di un individuo o di una cellula es. anemia a cellule falciformi effetto dell’ambiente geni modificatori back-ground genetico bS bS omozigote

26 Mutazioni Puntiformi (10-10 x bp x mitosi – x bp x generazione) silenti missenso nonsenso inserzioni – delezioni di poche bp (frameshift) splicing Non puntiformi delezioni , duplicazioni parziali o complete Anomalie cromosomiche di numero (10-2 x divisione cellulare) di struttura (6 x 10-4 x divisione cellulare) 5’ C T C C A C G A A T T C T T A 3’ Leu - His - Glu - Phe - Leu 5’ C T C C A C G A A T C C T T A 3’ Leu - His - Glu - Ser - Leu 5’ C T C C A C T A A T T C T T A 3’ Leu - His - Stop - Phe - Leu Leu - Stop -