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Imprinting :PWS-AS-BWS-RSS

Lezione 8

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meccanismi epigenetici e controllo a distanza dell’espressione genica mediante la struttura della cromatina

effetto di posizione gene PAX6-SOX9

soppressione dell’espressione mediante i domini della cromatina: Distrofia facioscapolo omerale

imprinting

REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE

RNA interference

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REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE imprinting

EPIGENOTIPO: informazione ereditabile in grado di influire sul fenotipo senza che vi sia cambiamento di sequenza del DNA

Il meccanismo epigenetico meglio conosciuto e’ la metilazione del DNA. La metilazione di una regione genomica viene considerata un indicatore di inattivazione.

Imprinting genomico: espressione differenziata di un gene perfettamente funzionale, legata all’origine parentale, indipendente dal sesso della progenie

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REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE imprinting

E' UNO DEI MECCANISMI ALLA BASE DELL'APPARENTE IRREGOLARITA' DI SEGREGAZIONE

Riparleremo dei cosidetti meccanismi atipici, ma gia' dovreste sapere che la correlazione genotipo-fenotipo intesa in senso classico non e' sempre vera quando si guarda all'espressione

Imprinting genomico: espressione differenziata di un gene perfettamente funzionale, legata all’origine parentale, indipendente dal sesso della progenie

Le leggi di Mendel sono sempre vere quando si parla di locus, di gene molecolare, ma il fenotipo finale e' sempre il risultato di un'interazione fra piu'molecole quindi piu' ci allontaniamo dal locus piu' troviamo problemi e apparenti atipicita': stiamo confrontando le mele con le pere…..

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il carattere viene espresso quando ereditato dal padre

l’allele materno e’ silente

Imprinting materno

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Penetranza elevata quando il locus e’ ereditato dalla madre

allele paterno silente

Imprinting paterno

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Esperimenti di trasferimento dei pronuclei nei topi

Aborti triploidi, mola idatiforme e teratomi nell’uomo

Disomie uniparentali

Differente espressione del DNA nel topo transgenico

Mutazioni che provocano fenotipi differenti a seconda del genitore d’origine o che sembrano essere ereditate con modalita’ diverse a seconda del genitore che trasmette il locus.

Osservazioni che suggeriscono l’esistenza dell’imprinting

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REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE imprinting

L’imprinting e’ una forma di regolazione genica,che si esprime attraverso meccanismi epigenetici che si attuano nel corso dello sviluppo e della vita dell’organismo.

Come e quando i genomi parentali vengono “marcati” per consentire ai meccanismi di regolazione di selezionare i diversi alleli ?

Bisogna ricordare che gli attori di questa azione sono 2:

Il locus su cui l’imprinting agisce

Il locus che ha questa capacita’

Come e quando?

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REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE imprinting

Non e’ un cambiamento permanente del DNA

Deve essere abolito prima di trasmettere il genoma

Deve essere ripristinato coerentemente al sesso dell’individuo che trasmette

Su questa nuova “etichettatura” agiscono i meccanismi di regolazione genica secondo i pattern previsti per cellule, tessuti.....

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REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE:imprinting

MatPatAngelman Prader-Willi

MatPat

MatPat

DELEZIONE

DISOMIAUNIPARENTALE

PatPat

MatMat

MatPat

DELEZIONESUBMICROSCOPICA

MatPat

MUTAZIONE

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1996 La caratterizzazione molecolare delle mutazioni nella regione PWS/AS permette di chiarire l’organizzazione del centro di imprinting (IC) e di proporre un modello.

SRNPNSRNPN

SNRPN: Small Nuclear ribonuclearProtein N: e’ espresso solo dal cromosoma paterno, composto da 10 esoni.

Ricapitoliamo: l’imprinting implica l’acquisizione di segnali specifici della linea germinale, inducendo attivita’ differenziale degli alleli parentali. Errori nella linea germinale impedirebbero l’acquisizione dell’epigenotipo corretto.

Caratterizzazione molecolare

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BD1B BD1B* BD1A BD2 BD3 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10

BD SNRPN

livello metilazione : Metilati Non metilati

MATPAT

1B’

LTR

PWS-SPWS-O

PWS-U

struttura dei trascritti

struttura genomica

Delezioni

Mutazioni a livello dell’esone1 impedirebbero se ereditate attraverso il padre il passaggio da mat>patMutazioni a livello di BD se ereditate attraverso madre impedirebbero il passaggio da pat>mat

Stuttura della regione

AS-SCHAS-D

AS-CAS-R

AS-J AS-HAS-C2

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Modello IC

BD-imprintatore Esone1 SNRPNTre passaggi sono necessari:

Abolizione : l’esone1 e’ richiesto in entrambe le linee germinali Ripristino: BD attivo e’ richiesto in cis per l’epigenotipo materno Ripristino: BD inattivo e’ richiesto per l’epigenotipo paterno

Abolizione Ripristino Abolizione Ripristino

linea germinale XX normale linea germinale XY normale

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Famiglia Prader-Willi

IC

BD-imprintatore Esone1 SNRPNTre passaggi sono necessari:

Abolizione : l’esone1 e’ richiesto in entrambe le linee germinali Ripristino: BD attivo e’ richiesto in cis per l’epigenotipo materno Ripristino: BD inattivo e’ richiesto per l’epigenotipo paterno

Abolizione Ripristino

XX

XY Mancato ripristino

Le mutazioni dell’ esone1 non cancellano l’imprinting sia in XX che in XY

In XX e’ irrilevante dal momento che comunque hanno epigenotipo mat

In XY saranno incapaci di convertire

PWS

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Famiglia Angelman

IC

BD-imprintatore Esone1 SNRPNTre passaggi sono necessari:

Abolizione : l’esone1 e’ richiesto in entrambe le linee germinali Ripristino: BD attivo e’ richiesto in cis per l’epigenotipo materno Ripristino: BD inattivo e’ richiesto per l’epigenotipo paterno

Abolizione Ripristino

XY

XX Mancato ripristino

L’ esone1 cancella l’imprinting sia in XX che in XY

BD mutato non ripristina, ma in XY e’ irrilevante perche’ l’epigenotipo e’ correttoIn XX saranno incapaci di instaurare l’epigenotipo materno

AS

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Perche’ PWS/AS salta le generazioni

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ALTRI LOCI "IMPRINTED"

CROMOSOMA 6 in 6q24 (diabete mellito

neonatale transitorio)

CROMOSOMA 7 IN 7q (Russell-Silver Syndrome

RSS)

CROMOSOMA 11 IN 11q (Beckwith-Wiedemann

Syndrome BWS)

CROMOSOMA 14 IN 14q23 (sindrome

polimalformativa da disomia uniparentale)

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Sindrome di Beckwith-Wiedemann

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Sindrome di BWS E RSS