un gene una malattia

UN GENE

UNA MALATTIA

• ETEROGENEITÀ GENETICA • TEST DI COMPLEMENTAZIONE • SORDITÀ

• SERIE ALLELICHE • BECKER - DUCHENNE • INSENSITIVITÀ AGLI ANDROGENI - MALATTIA DI KENNEDY AR: androgen receptor

• PENETRANZA INCOMPLETA • ESPRESSIVITÀ VARIABILE • INSORGENZA TARDIVA • ANTICIPAZIONE 1

Sordità

aa

aa

? 100% aa 2

Sordità

aa

AA

BB

bb ? 100% AaBb 3

L’ esempio delle sordità 1:1000 nati presenta sordità In circa 50% di questi pazienti la sordità è dovuta a mutazioni in un gene 2/3 presentano una modalità di trasmissione autosomica recessiva 1/3 presentano una modalità di trasmissione autosomica dominante 1-2% sono X-Linked Esistono forme sindromiche, tuttavia la maggior parte delle sordità a trasmissione autosomica recessiva sono non sindromiche Ampia eterogeneità genetica: 21 loci per le forme recessive 23 loci per le forme dominanti 6 loci per le forme X-Linked Recenti acquisizioni: 67% delle sordità AR non sindromiche sono dovute al locus DFNB1 in 13q11-q12 nelle popolazioni dell’ area mediterranea La delezione di una G 35(delG) all’ interno di una sequenza contenente 5 G nel gene codificante per la Connessina 26 è stata identificata nell’ 80% dei pazienti con sordità al locus DFNB1

RET mutations associated with HSCR (red), MEN2AFMTC (green) and MEN2B (yellow)

= missense or nonsense mutation

= deletion

= insertion

= splice mutation

= the same mutation associated with both MEN2A or FMTC and HSCR

promoter

1

2

3

4

5

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7

8

9

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20

c-RET protein 1114 aa isoform Signal peptide (1-28)

extra-cellular domain

TMD (636-657)

Tyrosine Kinase domain (726-999)

5

21

Nat Genet. 2004 Mar;36(3):271-6. Heterozygous missense mutations in BSCL2 are associated with distal hereditary motor neuropathy and Silver syndrome. Windpassinger C, Auer-Grumbach M, Irobi J, Patel H, Petek E, Horl G, Malli R, Reed JA, Dierick I, Verpoorten N, Warner TT, Proukakis C, Van den Bergh P, Verellen C, Van Maldergem L, Merlini L, De Jonghe P, Timmerman V, Crosby AH, Wagner K. Institute of Medical Biology and Human Genetics, Medical University Graz, Harrachgasse 21/8, A-8010 Graz, Austria.

Distal hereditary motor neuropathy (dHMN) or distal spinal muscular atrophy (OMIM #182960) is a heterogeneous group of disorders characterized by an almost exclusive degeneration of motor nerve fibers, predominantly in the distal part of the limbs. Silver syndrome (OMIM #270685) is a rare form of hereditary spastic paraparesis mapped to chromosome 11q12-q14 (SPG17) in which spasticity of the legs is accompanied by amyotrophy of the hands and occasionally also the lower limbs. Silver syndrome and most forms of dHMN are autosomal dominantly inherited with incomplete penetrance and a broad variability in clinical expression. A genome-wide scan in an Austrian family with dHMN-V (ref. 4) showed linkage to the locus SPG17, which was confirmed in 16 additional families with a phenotype characteristic of dHMN or Silver syndrome. After refining the critical region to 1 Mb, we sequenced the gene Berardinelli-Seip congenital lipodystrophy (BSCL2) and identified two heterozygous missense mutations resulting in the amino acid substitutions N88S and S90L. Null mutations in BSCL2, which encodes the protein seipin, were previously shown to be associated with autosomal recessive Berardinelli-Seip congenital lipodystrophy (OMIM #269700). We show that seipin is an integral membrane protein of the endoplasmic reticulum (ER). The amino acid substitutions N88S and S90L affect glycosylation of seipin and result in aggregate formation leading to neurodegeneration.

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Oloprosencefalia Il più frequente difetto di sviluppo della linea mediana Frequenza: 1:16000 nati Geneticamente e fenotipicamente eterogeneo Espressione clinica è variabile, con i casi estremi che presentano anoftalmia o ciclopia

PENETRANZA

INCOMPLETA

• Penetranza incompleta è una frequente complicazione di un carattere dominante. • La penetranza di un carattere, per un determinato fenotipo, è definita come la probabilità che una persona che presenta l’alterazione a livello genotipico manifesterà il carattere. • Un carattere con penetranza completa (100%) deve manifestarsi in tutte le persone eterozigoti per quel carattere. • Un indice di penetranza incompleta è il salto di generazione per certi caratteri quando si costruisce un albero genealogico. • È facile spiegare la penetranza incompleta se pensiamo ad un “locus genetico” non isolato ma in un contesto differente da persona a persona (background genetico), sotto l’influenza di geni che possono modificare il fenotipo (GENI MODIFICATORI). 12

ESPRESSIVITÀ • • •

•

VARIABILE

Correlata con la penetranza incompleta c’è l’“espressività variabile”, che è presente soprattutto in condizioni dominanti. Differenti membri della stessa famiglia mostrano spettri fenotipici differenti della stessa malattia. Le cause sono comuni a quelle responsabili della penetranza incompleta: l’influenza di altri geni o di fattori ambientali possono influire sullo sviluppo dei sintomi di una malattia. Penetranza Incompleta ed Espressività Variabile possono occasionalmente essere osservate in difetti genetici ad ereditarietà recessiva

Alterazione in eterozigosi Alterazione in omozigosi

AD AR

È più variabile perché coinvolge il bilanciamento dell’effetto di due alleli. 13

Geni responsabili di Oloprosencefalia SHH (Sonic hedgehog) 3,7% casi sporadici 18 % casi familiari ZIC2 5% casi sporadici e familiari SIX3 1% casi sporadici e familiari TGIF 1% casi sporadici e familiari

PATCHED1 SHH signaling GLI2

TDGF1 Nodal /TGF-β pathway FAST1

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Sindrome di Van der Woude - Anomalia sviluppo multisistemica a prevalente coinvolgimento cranio-facciale - Labbro inferiore: lip pit, lip mound, lip sinus persistenza di ghiandole salivari accessorie - Ipoplasia mascellare, ipodontia, labio-palatoschisi e palatoschisi - La piu’ frequente sindrome associata a labio-palatoschisi

Sindrome di Van der Woude: Genetica - Carattere autosomico dominante ad espressività variabile e penetranza incompleta - Eterogeneità genetica di locus 1) Linkage 1q32-q41 : gene IRF6 Sindrome Pterigio Popliteo Allelica 2) Linkage 1p34 - Proposto Gene modificatore in 17p11.2-p11.1

Sindrome di Van der Woude: caso familiare 15 individui, 4 generazioni, 6 individui affetti ?

Insuf. Velo-palatina? Lip pits Labiopalatoschisi + lip pits

Sindrome di Van der Woude: caso familiare 15 individui, 4 generazioni, 6 individui affetti ? La probanda: CLP e anomalia labiale

La madre: lip sinuses, anomalia palato duro

Sindrome di Van der Woude: caso familiare La zia: otiti ricorrenti, voce nasale, sospetta insuf. velo-palatina La nonna:lip pits

Il bis-nonno: lip sinuses

Van der Woude Syndrome

4 2 2 1

3 2 1 1

3 1 1 2

4 1 2 1

1 2 2 1

1 2 2 1

Insuf. Velo-palatina? Lip pits Labiopalatoschisi + lip pits

1 3 0 0

D1S2692 D1S425

Van der Woude Syndrome

T C

T C

T T

T T

T C

Lip pits Labiopalatoschisi + lip pits

Ex2 mut T/C (ala->thr)

T T

T T

T C

Insuf. Velo-palatina?

T T

Considerazioni - Ridotta penetranza complica la consulenza - Estrema variabilità di espressione: anomalie labiali minori anomalie minori del palato duro - Consulenza genetica e inquadramento CLP - Analisi mutazionale IRF6

MALATTIE AD INSORGENZA TARDIVA • Un caso particolarmente importante di penetranza ridotta è rappresentato dalle “malattie ad insorgenza tardiva”. • Le malattie genetiche non necessariamente devono essere “congenite”. • Quelle congenite sono quelle che si presentano alla nascita. • In alcune malattie, sebbene l’alterazione genetica sia presente fin dalla nascita, il quadro clinico può manifestarsi nell’età adulta. • Il ritardo nell’insorgenza può essere dovuto a: • lento accumulo di sostanze nocive • morte rallentata di certi tessuti • incapacità di riparare certe forme di danno ambientale • geni oncosoppressori • cause sconosciute

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A

probabilità di un individuo che ha il gene malattia di sviluppare i sintomi ad una certa età.

B

rischio di un individuo figlio di un affetto di portare il gene malattia ad una determinata età. 37

ANTICIPAZIONE • L’anticipazione è un caso particolare di “espressività variabile”. • L’anticipazione descrive la tendenza da parte di alcune malattie genetiche a trasmissione autosomica dominante di divenire più gravi nelle generazioni successive. • L’anticipazione può essere mascherata da variazioni casuali della severità. • In molti casi può essere riferita ad errori della diagnosi. • Il fenomeno dell’anticipazione è stato spiegato con l’instabilità di certi trinucleotidi repeat che possono espandersi in certe malattie (X Fragile, Distrofia Miotonica, Malattia di Hungtington). • La severità e l’età di insorgenza in queste malattie correla con la lunghezza del repeat e questa tende ad espandersi attraverso le generazioni. 38

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LA HUNTINGTINA - Il gene codifica per una proteina di 330 kD: la Huntingtina - Sequenza trinucleotidica CAG ripetuta nella porzione codificante del gene - Numero ripetizioni: · soggetti normali: 9-32 · soggetti con HD: 37-80 40

Correlazione n° ripetizioni CAG / età esordio

- Esordio giovanile: 60-80 triplette - Esordio tardivo: 40-50 triplette

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