Tecniche di bandeggio
•
sono sistemi di colorazione che conferiscono ai cromosomi caratteristici
pattern di bande più o meno intense
• ogni cromosoma umano presenta un bandeggio (ossia una sequenza di
bande) caratteristico
• si ritiene che il bandeggio dipenda da:
– sequenza DNA
– proteine legate
2
Nomenclatura Citogenetica
Le definizioni ed i termini attualmente in uso
sono stati stabiliti nel 1978 dallo ISCN
(International System for Human Cytogenetic Nomenclature)
3
La nomenclatura citogenetica si riferisce a cromosomi…
•
metafasici (cioè bloccati in metafase)*
•
colorati con metodi tradizionali (cioè cromosomi NON bandeggiati)
*questi cromosomi sono costituiti da 2 cromatidi uniti per il centromero,
che costituisce la costrizione primaria e divide il cromosoma in:
– braccio corto  p
– braccio lungo  q
4
In base alla posizione del centromero si distinguono 4 tipi
di cromosomi…
– METACENTRICI:
• centromero al centro
• dimensioni circa uguali di p e q
– SUBMETACENTRICI:
• centromero lievemente spostato in alto
– ACROCENTRICI:
• centromero molto spostato in alto
• p molto più corto di q
• a volte dotati di satelliti
– TELOCENTRICI:
• centromero situato all’estremo prossimale del cromosoma
• NON sono presenti nel cariotipo umano
5
I bracci del cromosoma sono suddivisi in regioni e
sottoregioni…
• REGIONI  numerate in maniera crescente spostandosi dal
centromero verso il telomero
• SOTTOREGIONI  ogni regione è suddivisa in sottoregioni, numerate
anch’esse in maniera crescente verso il telomero; le sottoregioni
possono a loro volta essere suddivise in altre sottoregioni numerate
con lo stesso sistema
6
I bracci del cromosoma sono suddivisi in regioni e
sottoregioni…
7
La nomenclatura dei referti citogenetici consiste in 3 parti
separate da una virgola...
1.
2.
3.
numero totale di cromosomi individuati
costituzione cromosomi sex
eventuali anomalie riscontrate (indicate con + di acquisizione e – di perdita)
47, XY, +21
maschio affetto da
Trisomia 21 in forma libera
46, XX
cariotipo normale femminile
 in un cariotipo normale NON si indica la parte 3
8
Simboli e abbreviazioni usati in citogenetica per indicare eventuali anomalie riscontrate
9
esempi di cariotipi con anomalie…
SIMBOLO
del
SIGNIFICATO
es. REFERTI CITOGENETICI
DESCRIZIONE
46, XX, del(5)(p15.3)
Cri
du
chat;
delezione
nel
cromosoma 5, nel braccio corto in
posizione 15.3
46, XX, del(5)(p–)
oppure
46, XX/5p–
manca tutto il braccio corto del
cromosoma 5
delezione
dup
duplicazione
46, XY, dup(21)(q21)
inv
inversione
46, XX, inv(9)(p12q13)
/
mosaicismo
46, XX/45, X0
t
traslocazione
46, XY, t(1;2)(p21;p24)
trisomia parziale del cromosoma 21
in questo caso si ha un’inversione
pericentrica
differenzia le 2 linee del mosaico
si usa il punto e virgola per
differenziare i cromosomi 1 e 2, e i
rispettivi punti in cui è avvenuta la
traslocazione
10
Cariotipo umano normale
•
•
•
•
•
CARIOTIPO = costituzione del patrimonio cromosomico di una specie dal
punto di vista morfologico
ANALISI DEL CARIOTIPO = rappresentazione ordinata del corredo
cromosomico di un individuo
7 gruppi di cromosomi: distinti in base a dimensione e posizione del
centromero
gruppi da A a G: ogni gruppo contiene 1 o più coppie di omologhi
per convenzione…
– i cromosomi si montano col braccio corto rivolto verso l’alto e quello
lungo verso il basso
– i centromeri vengono disposti tutti alla stessa altezza posizionandoli
a livello di una linea
11
Cariotipo umano normale
GRUPPI
DESCRIZIONE
A
grandi metacentrici
B
grandi sub-metacentrici
C
medi sub-metacentrici
D
medi acrocentrici
E
piccoli quasi metacentrici
F
piccoli metacentrici
G
piccoli acrocentrici
COPPIE OMOLOGHI
CARATTERISTICHE
1
2
3
4
5
X
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Y
21
22
metacentrici
sub-metacentrici
metacentrici
sub-metacentrici
sub-metacentrici
acrocentrici
metacentrici
sub-metacentrici
metacentrici
acrocentrici
12
Cariotipo umano normale
13
I
esempi di cariotipo umano normale…
14
II
esempi di cariotipo umano normale…
15
III
esempi di cariotipo umano normale…
16
Alterazioni cromosomiche numeriche
• si ha un numero di cromosomi diverso dal normale numero
diploide di 46 (per le cellule somatiche) o aploide di 23 (per le
cellule sessuali mature)
• le alterazioni numeriche degli autosomi hanno sempre gravi
effetti sul fenotipo
• le delezioni sono sensibilmente più gravi delle trisomie
• si dividono in:
Aneuploidie
variazione del numero di
cromosomi di 1 o poche
coppie di omologhi
Poliploidie
variazione di interi assetti
cromosomici
17
ANEUPLOIDIE
MONOSOMIE
2n – 1





TRISOMIE
TETRASOMIE
manca un intero cromosoma
conta = 45
le monosomie autosomiche sono sempre incompatibili con la vita
le monosomie eterosomiche possono essere compatibili con la vita
(= l’embrione viene portato a termine ma l’individuo ha problemi più o
meno gravi)
alcune monosomie parziali possono essere compatibili con la vita
(ossia quando manca solo una parte di un determinato cromosoma)
2n + 1




un cromosoma è presente in triplicato
conta = 47
le trisomie autosomiche compatibili con la vita sono le 13, 18, 21, 22
le trisomie eterosomiche sono solitamente compatibili con la vita
2n + 2



un cromosoma è presente in quadruplicato
conta = 48
vitale solo quella della X
18
esempio di monosomia…
19
esempio di trisomia…
20
POLIPLOIDIE
TRIPLOIDIE
2n + n
TETRAPLOIDIE
2n + 2n



NON compatibili con la vita
conta = 69
anomalia numerica osservata con discreta frequenza nel materiale
abortivo


NON compatibili con la vita
conta = 92
21
esempio di triploidia…
22
Alterazioni cromosomiche strutturali
•
•
alterazioni in cui viene modificata la normale sequenza di geni di uno o
più cromosomi in seguito al verificarsi di rotture, seguite da un’anomala
riunione dei frammenti cromosomici; ne derivano perdita o acquisizione
o localizzazione anomala di porzioni del genoma
dal punto di vista clinico bisogna fare una distinzione di bilanciamento
del corredo genetico:
– ALTERAZIONI STRUTTURALI BILANCIATE: il patrimonio genetico
rimane in quantità inalterate; il portatore NON presenta danni
fenotipici; nella prole si potranno avere alterazioni sbilanciate; sono:
• inversioni
• traslocazioni
•
– ALTERAZIONI STRUTTURALI SBILANCIATE: il patrimonio genetico
viene sbilanciato per difetto/eccesso; causano danni fenotipici nel
portatore; sono:
• delezioni
• duplicazioni
• traslocazioni
23
DELEZIONI
• si intende la perdita di una porzione cromosomica
• monosomie parziali: nel cromosoma manca un pezzo, che può essere
una piccola banda fino a un intero braccio (solitamente il braccio corto in
quanto quello lungo contiene troppi geni per portare ad una situazione
compatibile con la vita)
 la delezione di un grosso frammento cromosomico è in genere
incompatibile con la vita
• si confondono con le monosomie
24
DELEZIONI
• in base al punto in cui avvengono sono di 2 tipi…
– TERMINALI: viene persa una parte terminale del cromosoma
– INTERSTIZIALI: viene scisso un pezzo interno
• si distinguono in…
– PURE:
• si trova solo monosomia parziale
• deriva da crossing-over ineguale o da scambio ineguale fra
cromatidi fratelli
• 85-90% dei casi
– ASSOCIATE A TRISOMIA:
• si trova sia monosomia che trisomia
• deriva da segregazione sbilanciata di una traslocazione reciproca
presente in un genitore nella forma bilanciata
• 10-15% dei casi
25
DELEZIONI
• cromosoma ad anello:
– cromosomi che si formano in seguito a piccole delezioni terminali sia
nel braccio corto che nel braccio lungo, e alla riunione delle estremità
appiccicose
– mitosi  generalmente stabili; danno origine a cellule figlie
contenenti anelli uguali
– meiosi  generalmente instabili
26
DUPLICAZIONI
• si intende la presenza di un frammento cromosomico in eccesso
• trisomie o tetrasomie parziali
27
DUPLICAZIONI
• derivano da crossing-over ineguale o da scambio ineguale fra
cromatidi fratelli
28
DUPLICAZIONI
• a seconda dell’incorporazione del frammento si distinguono in…
– INTERCROMOSOMICA: se il frammento è incorporato in un
cromosoma NON omologo
– INTRACROMOSOMICA: se il frammento è incorporato all’interno del
medesimo cromosoma
• si distinguono in…
– DIRETTE  se viene mantenuta la direzione del segmento come in
origine rispetto al centromero
– INVERTITE  se si inverte la direzione del segmento rispetto al
normale
• si distinguono in…
– PURE  si trova solo trisomia associata alle duplicazioni
– ASSOCIATA A MONOSOMIA  (delezione) parti trisomiche e
monosomiche
29
INVERSIONI
• si intende il risultato di una rottura in 2 punti dello stesso cromosoma
con rotazione di 180° del frammento staccatosi e sua saldatura
all’interno del cromosoma stesso
• possono essere:
– PERICENTRICHE:
• attorno al centromero; il frammento invertito include il
centromero
• possibile cariotipo sbilanciato nella prole (duplicazioni e
deficienza)
– PARACENTRICHE:
• NON riguarda il centromero; si verifica all’interno di un braccio
cromosomico
30
INVERSIONI
31
INVERSIONI
Conseguenze…
• ridotta fertilità nel portatore
• nessuno sbilanciamento nel portatore
• possibile sbilanciamento nella prole
• quando avviene crossing-over nel punto dove è avvenuta l’inversione si può
avere sbilanciamento
• varia il pattern di bande
• può variare la forma del cromosoma per spostamento del centromero
• alla meiosi…
– inversioni piccole  i cromosomi omologhi (invertito + normale) possono
appaiarsi normalmente, e solo il piccolo tratto invertito non si appaia
– inversioni grandi  i cromosomi omologhi (invertito + normale) possono
appaiarsi per tutto il tratto invertito, mentre non si appaieranno nella restante
porzione cromosomica
– inversioni medie  i cromosomi omologhi (invertito + normale) possono
appaiarsi se si forma un’ansa da inversione; un’eventuale crossing-over a
livello dell’ansa da inversione causa un nuovo arrangiamento cromosomico, e
nel caso di inversione pericentrica si avrà deficienza-duplicazione
32
TRASLOCAZIONI
• si intende una mutazione cromosomica caratterizzata da scambio di
frammenti fra 2 cromosomi, in ciascuno dei quali è avvenuta una rottura
• si distinguono tra…
– BILANCIATE:
• NON vi è perdita o acquisto di materiale genetico
• NON vi è effetto sul fenotipo (di regola); raramente possono
esserci effetti nel fenotipo nei rari casi in cui la rottura per la
traslocazione comporta l’interruzione di un gene importante
• possibile traslocazione sbilanciata nella prole
• aborti spontanei
– SBILANCIATE:
• perdita o acquisto di materiale genetico
• effetti sul fenotipo
• derivano da una traslocazione bilanciata in uno dei 2 genitori
33
TRASLOCAZIONI
…bilanciate
34
TRASLOCAZIONI
…sbilanciate
35
Traslocazioni Reciproche
36
Traslocazione Robertsoniana
traslocazione reciproca con fusione
centrica di 2 cromosomi acrocentrici;
bracci corti si fondono a loro volta
costituendo un microsoma satellitato che
in genere viene perduto
*da notare che un
gamete con una
monosomia del 14
NON esiste nel
cariotipo umano
quindi viene abortito
37
ANOMALIE DI DIVISIONE DEL CENTROMERO
Fusione Centrica
La traslocazione robertsoniana deriva da eventi di fusione centrica; si
possono verificare almeno 3 casi…
CASO 1 – Fusione centrica con formazione di un cromosoma monocentrico
•
il centromero deriva da entrambi i cromosomi
38
ANOMALIE DI DIVISIONE DEL CENTROMERO
Fusione Centrica
CASO 2 – Rottura di un braccio corto e di un braccio lungo con formazione di un monocentrico
•
•
il centromero deriva da uno solo dei cromosomi
può formarsi un piccolissimo cromosoma, che molto sperso si perde; questo
piccolissimo cromosoma ha un ruolo secondario in quanto è formato dai
bracci corti, ossia regioni ridondanti, e spesso presenta satelliti
39
ANOMALIE DI DIVISIONE DEL CENTROMERO
Fusione Centrica
CASO 3 – Rottura delle braccia corte con formazione di un dicentrico o di un monocentrico
•
•
cromosoma dicentrico: cromosoma NON stabile in quanto alla divisione
funzionano entrambi i centromeri che venendo agganciati dai poli opposti
rompono di fatto il cromosoma
cromosoma monocentrico: si forma per soppressione di uno dei centromeri
40
ANOMALIE DI DIVISIONE DEL CENTROMERO
Fissione Centrica
•
•
•
•
•
sutura perfettamente al centromero
il centromero si rompe orizzontalmente formando 2 cromosomi, ognuno dei quali avente il
suo centromero funzionante
 da 1 cromosoma se ne formano 2 (quindi si passa ad una situazione a 47 cromosomi)
i cromosomi che si formano sono di fatto telocentrici, e si comportano come tali
 divisione verticale
 NON formano isocromosoma
genoma bilanciato e fenotipo normale
alla meiosi i prodotti della fissione centrica formano un trivalente con il cromosoma
omologo
 segregazione come per la traslocazione Robertsoniana
41
ANOMALIE DI DIVISIONE DEL CENTROMERO
Cromosoma isodicentrico
•
•
•
•
•
sutura nettamente spostata da un lato
(*1) riarrangiamento da un lato con perdita di buona parte dei bracci lunghi
(*2) le estremità si saldano
(*3) il centromero si separa verticalmente e il cromosoma si apre: in tal maniera il
cromosoma risulta specularmente uguale rispetto al punto medio fra i 2 centromeri
(*4) SE uno dei 2 centromeri si inattiva continua a comportarsi come un isocromosoma
42
ANOMALIE DI DIVISIONE DEL CENTROMERO
Isocromosoma
•
•
•
•
•
•
presentano la delezione in un braccio e la duplicazione di un altro braccio
presenta le 2 braccia uguali per dimensione e composizione di DNA (braccia isologhe), ossia
speculari rispetto al centromero
 sempre metacentrico (per definizione; “iso” vuol dire che le braccia sono uguali)
può avvenire nel p o nel q
sutura lievemente spostata da un lato
si formano:
• 1 cromosoma acentrico
 viene perso
• 1 cromosoma centrico: NON si comporta come un cromatidio, ma si apre e si
comporta come un cromatidio, che si apre alla prossima divisione
 forma isocromosoma
43
ANOMALIE DI DIVISIONE DEL CENTROMERO
Isocromosoma
Es. 1
44
ANOMALIE DI DIVISIONE DEL CENTROMERO
Isocromosoma
Es. 2
45