1906 BATESON E PUNNET

COLORE DEL FIORE FORMA DEL POLLINE

A---PORPORA B---------ALLUNGATO

a---ROSSO b---------ROTONDO

P AABB X aabb

F1 AaBb (PORPORA-ALLUNGATO)

F2 PORPORA-ALLUNGATO/PORPORA-ROTONDO/

ROSSO-ALLUNGATO/ROSSO-ROTONDO

NON IN UN RAPPORTO DI 9:3:3:1

LE CLASSI PARENTALI MOLTO PIU’ NUMEROSE

BIVALENTE O TETRADE

NO C.O.

SOLO LA META’ DEI CROMATIDI RICOMBINERA’ IN QUEL PUNTO

SOLO LA META’ DEI GAMETI SARA’ RICOMBINANTE IN QUEL PUNTO

FREQUENZA DI RICOMBINAZIONE

0 : GENI MOLTO VICINI O MASCHIO DI DROSOFILA

0 50%

50%: GENI MOLTO DISTANTI SULLO STESSO CROMOSOMA O SU CROMOSOMI DIVERSI

Considerando più geni associati

(A, B, C, D,…N) la somma tra le frequenze

di ricombinazione fra le singole coppie

AB+BC+CD…+MN è spesso maggiore della

frequenza di ricombinazione misurata

considerando solo i due geni estremi A-N

A B C D…… M N

Crossing-over multipli fanno sì che non vi sia più

una corrispondenza diretta fra la frequenza di

ricombinazione ed il numero di crossing-over

Interferenza tra chiasmi

Ma supponiamo che la frequenza dei doppi scambi effettivamente avvenuti sia, ad esempio, dell’ 1%

1% < 1.92%

Vi è interferenza tra chiasmi

Un crossing-over tra A e B e un crossing-over tra B e C non sono due eventi indipendenti

A---B---C = 16% X 12%=1,92%

16% 12% (probabilità teorica che si verifichino 2 c.o.)

CIS E TRANS

Due coppie alleliche allo stato eterozigote

sono in CIS sono in TRANS CUR ST CUR +

+ ST+ +X

CROSSING-OVER MITOTICO

E’ un processo che può produrre cellule figlie con una combinazione genica differente rispetto alla cellula madre

Avviene allo stadio di quattro cromatidi

Possibile perdita di eterozigosità per alcuni loci nelle cellule che da questa derivano

CIS E TRANS

Due coppie alleliche allo stato eterozigote

sono in CIS sono in TRANS CUR ST CUR +

+ ST+ +X

Perdita di eterozigosità

AA e aa

Cellula eterozigote

Aa

Segregazione alternativa all’anafase

CROMATINA

Eucromatina

Eterocromatina

ULTRACENTRIFUGAZIONE IN GRADIENTE DI CLORURO DI CESIO

DNA SATELLITE

FRAZIONI DI DNA

CHE FORMANO

PICCHI SECONDARI

Heitz (1928) definì eterocromatina quella

parte di DNA che rimane condensata in interfase

L’eucromatina contiene la maggior parte dei geni

attivi.

L’eterocromatina è più fittamente impacchettata

e si colora più intensamente

LOCALIZZAZIONE CROMOSOMICA DELLE PRINCIPALI CLASSI DI DNA RIPETUTO

IL DNA alfoide COSTITUISCE LA MASSA PRINCIPALE DEL DNA CENTROMERICO (ripetizioni di 171 pb)

1-4 pb tra i geni, negli introni, all’interno di sequenze codificanti

Minisatelliti da 5 a poche decine pb

Distrofia muscolare facio-scapolo-omerale (FSHD)

Caratterizzata da: debolezza e atrofia dei muscoli facciali e del cingolo scapolare

Trasmissione: autosomica dominante

Difetto genetico: delezione di sequenze ripetute in tandem (D4Z4) localizzate nella regione subtelomerica del braccio lungo del cromosoma 4

Effetto di posizione

ETEROCROMATINA FACOLTATIVA

• COMPENSAZIONE DI DOSE

• LA FEMMINA HA IL DOPPIO DI ALLELI X-LINKED RISPETTO AL MASCHIO

• UNO DEI DUE CROMOSOMI X DEVE ESSERE INATTIVATO

A

AA

a

aa

A a

Sarà attivo l’X con l’allele

dominante

Sarà attivo l’X con l’allele

recessivo

Femmina eterozigote per un gene che controlla il colore del mantello

Inattivazione casuale di uno dei due cromosomi X nelle diverse cellule

Si formano due diversi cloni di cellule: in uno si manifesterà il carattere

recessivo nell’altro il carattere dominante

Le cellule figlie mantengono lo stesso X inattivo

CARATTERISTICHE X ATTIVO X INATTIVO

TEMPO DI REPLICAZIONE

PRECOCE TARDIVA

CONDENSAZIONE DECONDENSATO CONDENSATO

METILAZIONE RIDOTTA ABBONDANTE

ACETILAZIONE ISTONI (H4) (CH3-COO)

IPERACETILATI IPOACETILATI

ETEROCROMATINIZZAZIONE DELL’X

Il gene XIST viene trascritto in

un RNA che, legandosi in cis al

cromosoma X da cui è stato

prodotto, modifica la

conformazione della cromatina

RNA

RNASolo localizzazione

nucleare

Non codifica per nessuna proteina

Le LINE possono agire come sostegno per l’RNA di XIST

Il contatto dell’RNA con le LINE modifica la cromatina anche a livello delle sequenze non ripetute inframmezzate

Il cromosoma X assume le caratteristiche dell’eterocromatina

XAR: regolatori dell’attivazione dell’X

Molecole di origine autosomica

XAR: regolatori dell’attivazione dell’X

X attivo

X inattivo

MECCANISMI DIVERSI DI COMPENSAZIONE DI DOSE

Uno dei due X viene

inattivato: l’RNA di

Xist blocca la

trascrizione agendo in

cis. Il cromosoma X

inattivo diventa

eteropicnotico e si

duplica alla fine della

fase S

L’unico X del

maschio viene

ipertrascritto

per compensare la

presenza doppia dei

geni nella femmina

ORGANISMI UNICELLULARI

ORGANISMI PLURICELLULARI

Regolazione a breve termine Regolazione a lungo termine

GENI REGOLATI:

la loro attività è controllata in risposta alle necessità della cellula

GENI COSTITUTIVI:

(Housekeeping) sempre attivi nelle cellule in crescita

Operone Lattosio

β- galattosidasi Permeasi Transacetilasi

Induttore Enzimi inducibili

Produzione di enzimi per l’utilizzo del lattosio

Il gene regolatore i produce una proteina repressore che, in assenza di lattosio, si lega all’operatore impedendo la

trascrizione dei tre geni strutturali

Regolazione trascrizionale di tipo negativo

ß-galattosidasi permeasi transacetilasi

i

Repressore

Z Y aP O

Proteine allosteriche

Proteine che mutano forma in seguito al legame con un altro composto

Il legame del complesso cAMP+ CAP alla prima parte del promotore catalizza l’attacco della RNA-polimerasi ad un secondo sito del promotore

Operatore

Enzimi

Operatore

Bassa concentrazione di glucosio

Alta concentrazione di glucosio

Alto grado di trascrizione

Basso grado di trascrizione

RNA polimerasi

RNA polimerasi

Il gene negli eucarioti

SITI POTENZIALI DI REGOLAZIONE

DELL’ESPRESSIONE GENICA

MODIFICAZIONI NELLA STRUTTURA DEL GENOMA

• Trascrizione

• Maturazione

• Trasporto

• Traduzione e degradazione dell’mRNA

• Maturazione e degradazione delle proteine

Il primo fattore di trascrizione TF II D si lega al DNA a livello del TATA box

Un secondo fattore di trascrizione si unisce al primo

L’RNA polimerasi si lega solo dopo che più fattori di trascrizione si sono già combinati al DNA

Altri fattori si uniscono

Il complesso è pronto per la trascrizione

FATTORI DI TRASCRIZIONE

REGIONI AMPLIFICATRICI

(ENHANCER)

Possono essere localizzate anche ad

una distanza di 20.000 bp

Il ripiegamento del DNA può far sì che una

proteina attivatrice interagisca col

complesso di inizio della trascrizione

SPLICING ALTERNATIVO

DETERMINA DIVERSI CONTENUTI IN ESONI NELL’mRNA PER LA TROPOMIOSINA IN DIFFERENTI TESSUTI

SPLICING ALTERNATIVO E SITI DIVERSI PER IL POLI-A

Nella tiroide Nell’ipotalamo

METILAZIONE DNA

Eterocromatinizzazione dell’X

RNA

Istoni ipoacetilati

Cromatina inattiva

Istoni iperacetilati

Cromatina attiva

Acetilazione

CH3-COO

Le code delle proteine istoniche cariche positivamente interagiscono con il DNA

L’acetilazione delle code indebolisce l’interazione con il DNA che diventa accessibile a fattori di trascrizione