Frequenza e significato dei polimorfismi Poly-T e Poly-TG
18 Febbraio 2015
Autore: G. Borgo
In un frammento del gene CFTR (chiamato introne 8) si trova il tratto Poli-T, che è soggetto ad una certa variabilità (polimorfismo). Vuol dire che in questo tratto la sequenza del DNA del gene è costituita da una serie ripetuta di T (=Timina, una delle quattro basi che costituiscono la catena del DNA, le altre sono Adenina, Guanina, Citosina). Quante volte possono essere ripetute queste T? 5 volte (=variante 5T), 7 volte (= variante 7T), 9 volte (=variante 9T). Se prendiamo gli individui della popolazione generale, circa l’80% circa possiede la variante 9T, il 15% la variante 7T, mentre nel 5% è presente la variante 5T.
Oggi si sa che il numero di ripetizioni del tratto T dell’introne 8 condiziona il buon funzionamento del gene e quindi la produzione di una quantità normale di proteina CFTR (si veda anche l’approfondimento riguardante la struttura dei geni e la funzione di esoni e introni). In presenza della variante 9T viene prodotta una quantità di proteina CFTR pressoché normale; in presenza della variante 7T viene prodotta una quantità di proteina variabile fra il 50 e il 90% del normale (sempre sufficiente però per il buon funzionamento del gene); la variante 5T condiziona la produzione di una quantità modesta di proteina CFTR, variabile dall’8 al 10%. Questa è la ragione per cui oggi si ritiene che le varianti 7T e 9T siano innocenti, mentre si ritiene che 5T abbia, agli effetti del funzionamento del gene, in un certo numero da casi, un effetto simile a quello di una mutazione. Tale effetto non sempre però si rende evidente, per cui 5T si considera mutazione con penetranza variabile (cioè che interessa variamente i soggetti che la portano).
Che cosa influisce sulla penetranza del 5T? Il fatto che sia accompagnato, sempre nell’introne 8 del gene CFTR, da un altro polimorfismo, detto TG, in quanto costituito dalla sequenza di due basi, Timina e Guanina, che può essere ripetuta un numero variabile di volte e quindi avere lunghezza variabile (da 9 a 13 ripetizioni, eccezionalmente fino a 15). Se il tratto TG è ripetuto 12 o 13 volte (TG12 o TG13), è più probabile che il 5T provochi effetti patologici; se invece il tratto TG ha lunghezza 9, 10, 11 (TG9, TG10, TG11), è meno probabile che 5T dia conseguenze.
Queste conseguenze è certo che si manifestano solo se la combinazione 5T-TG12 o 13 si accompagna ad una vera e propria classica mutazione del gene CFTR.
-E se questa vera mutazione è in trans, vale a dire sull’altro cromosoma 7, che contiene l’altra copia del gene CFTR. Abbiamo tutti sempre due copie del gene CFTR, avendo tutti due cromosomi 7, uno che viene dal padre, uno dalla madre e l’interazione fra le due copie del gene è quella che determina la quantità complessiva della proteina CFTR prodotta e quindi in definitiva la presenza o assenza di manifestazioni di malattia.
Per un approfondimento su introne 8, esone 9 e splicing del gene CFTR
Il completamento del progetto “Genoma umano” ha indicato che i geni umani sono circa 30.000. Ogni gene è spezzettato, in quanto le porzioni che contengono le informazioni per costruire la proteina di cui è responsabile (esoni) sono interrotte da sequenze (introni) non utilizzate a questo scopo.
Gli introni vengono rimossi prima che il DNA del gene sia trascritto nell’RNA messaggero, la molecola che funziona da stampo per la proteina stessa; mano a mano che gli introni vengono rimossi si congiungono le estremità degli esoni adiacenti. Questo processo di “taglia e cuci” viene chiamato splicing. Gli introni presentano sequenze ripetute ovvero ripetizioni per brevi o lunghi tratti di alcune basi del DNA (le basi, cioè le molecole che costituiscono la catena del DNA, sono Timina, Adenina, Guanina, Citosina). Si è scoperto che molte di queste sequenze sono importanti ai fini della regolazione dello stesso meccanismo di splicing. Se lo splicing è alterato, il processo di taglia-introni e cuci-esoni è alterato, di conseguenza si forma un diverso RNAmessaggero e quindi una diversa proteina (che può essere funzionante oppure no).
Il gene CFTR è composto di 27 esoni intercalati dagli introni.
Nella figura sotto, gli esoni sono rappresentati dalle barre viola scuro, gli introni dai tratti sottili sempre viola scuro. In viola chiaro e in verde, la presenza di mutazioni di vario tipo in quelle sedi.
Nell’introne 8, che precede l’esone 9, si trova una sequenza ripetuta di Timine, chiamata poli-T. Il numero di molecole di Timina che la compone è soggetto a variabilità individuale (per questo viene anche detta polimorfismo, cioè sequenza con molte forme possibili) e può essere, alternativamente, composta da 9, 7, 5 molecole di Timina. Il numero di T regola il buon funzionamento dello splicing dell’esone 9 adiacente. Se T è ripetuta 9 volte, l’esone 9 viene trascritto correttamente nell’RNA messaggero e si ha la sintesi di una quantità normale di proteina CFTR, se è ripetuta 7 oppure 5 volte la trascrizione è meno efficiente e la proteina CFTR scende rispettivamente fra il 90 e il 50% e fra l’8-10% del normale.
Adiacente al tratto poli-T si trova una sequenza chiamata TG. In questa sequenza Timina e Guanina sono le due basi del DNA ripetute un numero variabile di volte e quindi con lunghezza variabile (da 9 a 13 ripetizioni, eccezionalmente fino a 15). Se il tratto TG è ripetuto 12 o 13 volte (TG12 o TG13), è più probabile che il 5T alteri lo splicing dell’esone 9 e quindi la proteina CFTR sia scarsa al punto da provocare effetti patologici; se invece il tratto TG ha lunghezza 9, 10, 11 (TG9, TG10, TG11), è meno probabile che 5T dia conseguenze.
Esempio:
un soggetto con le mutazioni DF508 su di un cromosoma e 5T/TG11 sull’altro è a basso (ma non nullo) rischio di sviluppare una forma classica di fibrosi cistica; viceversa un individuo con DF508 e 5T/13TG può sviluppare una forma classica o non classica di malattia.
Frequenza e significato dei polimorfismi Poly-T e Poly-TG
In un frammento del gene CFTR (chiamato introne 8) si trova il tratto Poli-T, che è soggetto ad una certa variabilità (polimorfismo). Vuol dire che in questo tratto la sequenza del DNA del gene è costituita da una serie ripetuta di T (=Timina, una delle quattro basi che costituiscono la catena del DNA, le altre sono Adenina, Guanina, Citosina). Quante volte possono essere ripetute queste T? 5 volte (=variante 5T), 7 volte (= variante 7T), 9 volte (=variante 9T). Se prendiamo gli individui della popolazione generale, circa l’80% circa possiede la variante 9T, il 15% la variante 7T, mentre nel 5% è presente la variante 5T.
Oggi si sa che il numero di ripetizioni del tratto T dell’introne 8 condiziona il buon funzionamento del gene e quindi la produzione di una quantità normale di proteina CFTR (si veda anche l’approfondimento riguardante la struttura dei geni e la funzione di esoni e introni). In presenza della variante 9T viene prodotta una quantità di proteina CFTR pressoché normale; in presenza della variante 7T viene prodotta una quantità di proteina variabile fra il 50 e il 90% del normale (sempre sufficiente però per il buon funzionamento del gene); la variante 5T condiziona la produzione di una quantità modesta di proteina CFTR, variabile dall’8 al 10%. Questa è la ragione per cui oggi si ritiene che le varianti 7T e 9T siano innocenti, mentre si ritiene che 5T abbia, agli effetti del funzionamento del gene, in un certo numero da casi, un effetto simile a quello di una mutazione. Tale effetto non sempre però si rende evidente, per cui 5T si considera mutazione con penetranza variabile (cioè che interessa variamente i soggetti che la portano).
Che cosa influisce sulla penetranza del 5T? Il fatto che sia accompagnato, sempre nell’introne 8 del gene CFTR, da un altro polimorfismo, detto TG, in quanto costituito dalla sequenza di due basi, Timina e Guanina, che può essere ripetuta un numero variabile di volte e quindi avere lunghezza variabile (da 9 a 13 ripetizioni, eccezionalmente fino a 15). Se il tratto TG è ripetuto 12 o 13 volte (TG12 o TG13), è più probabile che il 5T provochi effetti patologici; se invece il tratto TG ha lunghezza 9, 10, 11 (TG9, TG10, TG11), è meno probabile che 5T dia conseguenze.
Queste conseguenze è certo che si manifestano solo se la combinazione 5T-TG12 o 13 si accompagna ad una vera e propria classica mutazione del gene CFTR.
-E se questa vera mutazione è in trans, vale a dire sull’altro cromosoma 7, che contiene l’altra copia del gene CFTR. Abbiamo tutti sempre due copie del gene CFTR, avendo tutti due cromosomi 7, uno che viene dal padre, uno dalla madre e l’interazione fra le due copie del gene è quella che determina la quantità complessiva della proteina CFTR prodotta e quindi in definitiva la presenza o assenza di manifestazioni di malattia.
Per un approfondimento su introne 8, esone 9 e splicing del gene CFTR
Il completamento del progetto “Genoma umano” ha indicato che i geni umani sono circa 30.000. Ogni gene è spezzettato, in quanto le porzioni che contengono le informazioni per costruire la proteina di cui è responsabile (esoni) sono interrotte da sequenze (introni) non utilizzate a questo scopo.
Gli introni vengono rimossi prima che il DNA del gene sia trascritto nell’RNA messaggero, la molecola che funziona da stampo per la proteina stessa; mano a mano che gli introni vengono rimossi si congiungono le estremità degli esoni adiacenti. Questo processo di “taglia e cuci” viene chiamato splicing. Gli introni presentano sequenze ripetute ovvero ripetizioni per brevi o lunghi tratti di alcune basi del DNA (le basi, cioè le molecole che costituiscono la catena del DNA, sono Timina, Adenina, Guanina, Citosina). Si è scoperto che molte di queste sequenze sono importanti ai fini della regolazione dello stesso meccanismo di splicing. Se lo splicing è alterato, il processo di taglia-introni e cuci-esoni è alterato, di conseguenza si forma un diverso RNAmessaggero e quindi una diversa proteina (che può essere funzionante oppure no).
Il gene CFTR è composto di 27 esoni intercalati dagli introni.
Nella figura sotto, gli esoni sono rappresentati dalle barre viola scuro, gli introni dai tratti sottili sempre viola scuro. In viola chiaro e in verde, la presenza di mutazioni di vario tipo in quelle sedi.
Nell’introne 8, che precede l’esone 9, si trova una sequenza ripetuta di Timine, chiamata poli-T. Il numero di molecole di Timina che la compone è soggetto a variabilità individuale (per questo viene anche detta polimorfismo, cioè sequenza con molte forme possibili) e può essere, alternativamente, composta da 9, 7, 5 molecole di Timina. Il numero di T regola il buon funzionamento dello splicing dell’esone 9 adiacente. Se T è ripetuta 9 volte, l’esone 9 viene trascritto correttamente nell’RNA messaggero e si ha la sintesi di una quantità normale di proteina CFTR, se è ripetuta 7 oppure 5 volte la trascrizione è meno efficiente e la proteina CFTR scende rispettivamente fra il 90 e il 50% e fra l’8-10% del normale.
Adiacente al tratto poli-T si trova una sequenza chiamata TG. In questa sequenza Timina e Guanina sono le due basi del DNA ripetute un numero variabile di volte e quindi con lunghezza variabile (da 9 a 13 ripetizioni, eccezionalmente fino a 15). Se il tratto TG è ripetuto 12 o 13 volte (TG12 o TG13), è più probabile che il 5T alteri lo splicing dell’esone 9 e quindi la proteina CFTR sia scarsa al punto da provocare effetti patologici; se invece il tratto TG ha lunghezza 9, 10, 11 (TG9, TG10, TG11), è meno probabile che 5T dia conseguenze.
Esempio:
un soggetto con le mutazioni DF508 su di un cromosoma e 5T/TG11 sull’altro è a basso (ma non nullo) rischio di sviluppare una forma classica di fibrosi cistica; viceversa un individuo con DF508 e 5T/13TG può sviluppare una forma classica o non classica di malattia.