IMPRINTING Dr. Fabio ANACLERIO 1a LEGGE DI MENDEL “Legge della Segregazione” I due membri di una coppia di alleli, durante la formazione dei gameti segregano in maniera indipendente, cioè in modo che metà dei gameti porti un membro della coppia e l’altra metà porti l’altro allele A A A a a A a A a a A a Dr. Fabio ANACLERIO Equivalenza degli incroci reciproci: partendo dagli stessi fenotipi, ma cambiando il sesso degli individui incrociati non vi è alcuna differenza. = Non è importante da quale parentale è ereditato un determinato allele! Dr. Fabio ANACLERIO ECCEZIONI AL PRINCIPIO DELL’EQUIVALENZA DEGLI INCROCI RECIPROCI 1. Ereditarietà legata al sesso I cromosomi sessuali possiedono un contenuto genico non identico, in particolare sul cromosoma X vi sono più geni rispetto al cromosoma Y. Individui XY risultano essere in emizigosi per geni presenti esclusivamente sul chr X Padre daltonico, madre non dsltonica: nessun figlio maschio daltonico Es. daltonismo Madre daltonica, padre non daltonico: tutti i figli maschi daltonici N.B. importante è il sesso della progenie! Malattie X linked recessive (daltonismo emofilia): il principio non è rispettato Dr. Fabio ANACLERIO ECCEZIONI AL PRINCIPIO DELL’EQUIVALENZA DEGLI INCROCI RECIPROCI 1. Ereditarietà legata al sesso 2. Ereditarietà mitocondriale Mitocondri ereditati esclusivamente per via matrilineare Eteroplasmia-omoplasmia-effetto soglia I gameti sono effettivamente NON equivalenti in termini di contenuto genico perché il gamete maschile non contribuisce alla dotazione di mitocondri dell’embrione Dr. Fabio ANACLERIO ECCEZIONI AL PRINCIPIO DELL’EQUIVALENZA DEGLI INCROCI RECIPROCI 1. Ereditarietà legata al sesso 2. Ereditarietà mitocondriale 3. Imprinting genomico • il carattere viene espresso quando ereditato dal padre • l’allele materno è silente • il carattere viene espresso quando ereditato dalla madre • l’allele paterno è silente Nessuno dei 5 modelli di ereditarietà spiega questi alberi Dr. Fabio ANACLERIO IMPRINTING in biologia Il termine Imprinting è stato coniato da Konrad Lorenz (anni ‘30) per indicare l’insorgere di un comportamento a seguito di esperienze vissute in momenti critici dello sviluppo IMPRINTING genomico Espressione differenziata di un materiale genetico, a seconda che esso derivi dal genitore di sesso maschile oppure dal genitore di sesso femminile. L’imprinting genomico è un meccanismo EPIGENETICO di regolazione trascrizionale attraverso il quale l’espressione di un gruppo di geni è limitata ad un solo allele parentale Modificazione degli istoni metilazione/fosforilazione/acetilazione/ubiquitinizzazione Metilazione del DNA - isole CpG Dr. Fabio ANACLERIO IMPRINTING GENOMICO Se imprinting materno: viene inibita selettivamente l’espressione dell’allele materno Se imprinting paterno: viene inibita selettivamente l’espressione dell’allele paterno NO IMPRINTING IMPRINTING MATERNO IMPRINTING PATERNO A A A A A A Espressi ambedue gli alleli CELLULE SOMATICHE Espresso SOLO l’allele paterno Espresso SOLO l’allele materno 2 alleli uno di origine paterna ed uno di origineDr.materna Fabio ANACLERIO 5 esperimenti ed osservazioni che suggeriscono o confermano l’imprinting genomico 1. Trasferimento pronuclei di topo 2. Osservazione fenotipo di triploidi umani 3. Espressione di disomie nel topo e nell’uomo 4. Espressione di materiale transgenico in topi 5. Espressione fenotipiche di deficienze cromosomiche nell’uomo Dr. Fabio ANACLERIO 5 esperimenti ed osservazioni che suggeriscono o confermano l’imprinting genomico 1. Trasferimento pronuclei di topo 2. Osservazione fenotipo di triploidi umani 3. Espressione di disomie nel topo e nell’uomo 4. Espressione di materiale transgenico in topi 5. Espressione fenotipiche di deficienze cromosomiche nell’uomo Dr. Fabio ANACLERIO 1) Trasferimento pronuclei di topo Genomi di origine materna e paterna sono equivalenti? Zigote 1 Zigote 2 N.B. topi incrociati in modo tale che siano in omozigosi per tutti i locus (eccetto che per i cromosomi sessuali) Dr. Fabio ANACLERIO 1) Sostituzione del pronucleo spermatico dello zigote 1 con il pronucleo della cellula uovo dello zigote 2 2 Set di cromosomi femminili: GINOGENOTI Placenta e sacco vitellino scarsamente sviluppati Lo sviluppo degli individui NON giunge a termine 2) Sostituzione del pronucleo della cellula uovo dello zigote 1 con il pronucleo spermatico dello zigote 2 2 Set di cromosomi maschili: ANDROGENOTI Embrioni gracili e poco sviluppati, sacco vitellino e placenta ben sviluppati Lo sviluppo degli individui NON giunge a termine Dr. Fabio ANACLERIO I cromosomi derivati dalla madre e i cromosomi derivati dal padre • sono INDISENSABILI per un normale sviluppo embrionale • non sono funzionalmente equivalenti • hanno ruoli nello sviluppo embrionale Tra i geni di origine paterna sembrano inattivi i geni dello sviluppo embrionale Tra i geni di origine materna sembrano inattivi i geni per lo sviluppo della placenta e del sacco vitellino ↓Sviluppo embrionale ↑Annessi embrionali ↑ Sviluppo embrionale ↓Annessi embrionali Promuovono la crescita del feto massimizzando il trasferimento di nutrienti al feto, anche a scapito della madre Proteggono la madre dalle richieste del feto, limitando l'apporto di nutrienti al feto in modo che lei possa avere risorse per sostenere gravidanze successive Dr. Fabio ANACLERIO …nell’uomo Ginogenotici: teratoma ovarico Androgenotici : mola idatiforme Teratoma ovarico (tumore di origine embrionale) Mola idatiforme (malformazione placentare) 2 set aploidi di origine materna Privo di tessuto placentale 2 set aploidi di origine paterna. Placenta sviluppata in maniera abnorme Il teratoma ovarico si origina per mancata estrusione del secondo globulo polare La mola idatiforme si origina: • per dispermia • per raddoppiamento del corredo di uno spermatozoo 23-X normale. Dr. Fabio ANACLERIO 5 esperimenti ed osservazioni che suggeriscono o confermano l’imprinting genomico 1. Trasferimento pronuclei di topo 2. Osservazione fenotipo di triploidi umani 3. Espressione di disomie nel topo e nell’uomo 4. Espressione di materiale transgenico in topi 5. Espressione fenotipiche di deficienze cromosomiche nell’uomo Dr. Fabio ANACLERIO 2) Osservazione fenotipo di triploidi umani Triploide con 2 corredi materni ed uno paterno DIGINIA n n n Placenta poco sviluppata e marcato sviluppo embrionale. Triploide con 2 corredi paterni ed uno materno DIANDRIA n n n Placenta cistica, presenza del feto in caso di mosaicismo. Dr. Fabio ANACLERIO 5 esperimenti ed osservazioni che suggeriscono o confermano l’imprinting genomico 1. Trasferimento pronuclei di topo 2. Osservazione fenotipo di triploidi umani 3. Espressione di disomie nell’uomo e nel topo 4. Espressione di materiale transgenico in topi 5. Espressione fenotipiche di deficienze cromosomiche nell’uomo Dr. Fabio ANACLERIO 3. Osservazione disomie parentali in uomo Eterodisomia = se si hanno le due copie dei cromosomi paterni o materni Isodisomia = se si hanno due copie dello stesso cromosoma paterno o materno ♂ Eterodisomia Isodisomia ♀ combinazione normale Riportata in fibrosi cistica (CF) 2 fratelli con: • madre eterozigote per l’allele wild-type • padre omozigote per l’allele wild-type Eterodisomia Isodisomia In entrambi i casi i due bambini hanno ricevuto tutte e due i cromosomi 7 dalla madre Possibile Isodisomia Dr. Fabio ANACLERIO Am J Hum Genet. 1988 Uniparental disomy as a mechanism for human genetic disease JE Spence et al. 18 3. Osservazione disomie parentali in uomo Sindrome di Beckwith-Widemann e Sindrome di Silver-Russell (11p15) Il gene coinvolto è Igf2 (fattore di crescita insulino-simile di tipo2) Gene Igf2 è normalmente sottoposto ad Imprinting Materno Bambini grandi alla nascita, lingua allargata e protrusione ombellico, ipoglicemia grave a volte sviluppo di tumore al rene o fegato CHR 11 sindrome di Beckwith-Wideman: 2 copie paterne del gene Igf2 2 copie attive invece che una attiva e una spenta Dr. Fabio ANACLERIO 3. Osservazione disomie parentali in uomo Sindrome di Beckwith-Widemann e Sindrome di Silver-Russell (11p15) Il gene coinvolto è Igf2 (fattore di crescita insulino-simile di tipo2) sindrome di Silver-Russell: 2 copie materne del gene Igf2 Gene Igf2 è normalmente sottoposto ad Imprinting Materno 2 copie spente invece che una attiva e una spenta Scarso accrescimento prenatale e postnatale, asimmetria corporea parziale o totale e tratti somatici specifici. CHR 11 Dr. Fabio ANACLERIO 3. Esperimento disomie parentali nel topo Cattanach Normale Incrocio di topi che presentavano una o più coppie di cromosomi fusi (fusioni robertsoniane) gonocita normale gamete normale ♂ Gigante disomico paterno gonocita con chr fusi ♀ Nano gonocita con chr fusi disomico materno Prima indicazione di imprinting su un cromosoma Dr. Fabio ANACLERIO ♀ Normale X Nano ♂ Considera le segregazioni vitali… CELLULE SOMATICHE disomico materno gonocita normale - È un fenomeno reversibile: gli effetti non persistono nella generazione successiva ! cancellazione dell’imprinting e riprogrammazione ? - Modificazione non permanente del cromosoma ? Normale E gonocita normale gonocita normale Dr. Fabio ANACLERIO Normale Gameti prodotti ♂ X ♀ gonocita normale CON CANCELLAZIONE Femmina normale Nano X disomico materno SENZA CANCELLAZIONE se maschio CON cancellazione Tris. Femmina normale Mono. X maschio SENZA cancellazione Letale x Tris. + IMPR. Letale x Mono. . Letale X IMPR. NANO Letale x Tris. + IMPR. Letale x Mono. + IMPR. 1 NORM Tris. NORM Mono. 2 Combinazioni NORMALI LETALI per imprinting Dr. Fabio ANACLERIO Normale Gameti prodotti ♂ X ♀ gonocita normale CON CANCELLAZIONE Femmina normale Nano X disomico materno SENZA CANCELLAZIONE se maschio CON cancellazione Tris. Femmina normale Mono. X maschio SENZA cancellazione Letale x Tris. + IMPR. Letale x Mono. + IMPR. . NANO Letale X IMPR. Letale x Tris. + IMPR. Letale x Mono. + IMPR. 2 NORM Tris. NORM Mono. 2 Combinazioni NORMALI LETALI per imprinting Dr. Fabio ANACLERIO Normale Gameti prodotti ♂ X ♀ gonocita normale CON CANCELLAZIONE Femmina normale Nano X disomico materno SENZA CANCELLAZIONE se maschio CON cancellazione Tris. Femmina normale X maschio SENZA cancellazione Letale x Tris. + IMPR. Mono. 3 NORM Tris. NORM Mono. 2 Combinazioni NORMALI Letale x Mono. + IMPR. . NORM Letale X IMPR. Letale x Tris. + IMPR. Letale x Mono. 1 Combinazione NORMALE Dr. Fabio ANACLERIO Normale Gameti prodotti ♂ X ♀ gonocita normale CON CANCELLAZIONE Femmina normale Nano X disomico materno SENZA CANCELLAZIONE se maschio CON cancellazione Tris. Femmina normale X maschio SENZA cancellazione Letale x Tris. + IMPR. Mono. . 4 NORM Tris. NORM Mono. 2 Combinazioni NORMALI Letale x Mono. Letale X IMPR. NORM Letale x Tris. + IMPR. Letale x Mono. 1 Combinazione NORMALE Dr. Fabio ANACLERIO Normale Gameti prodotti 1p 1m ♀ 2p 2m gonocita normale CON CANCELLAZIONE Femmina normale 2/6 NORMALE Nano X ♂ X disomico materno SENZA CANCELLAZIONE se maschio CON cancellazione Tris. Mono. NORM NORM 0/6 NANO Femmina normale maschio SENZA cancellazione X X NORM NORM 2/24 NORMALE (e i markers?) 2/6 NANO 1p 2p Tris. Mono. 2 Combinazioni NORMALI 2 Combinazioni NORMALI Dr. Fabio ANACLERIO 5 esperimenti ed osservazioni che suggeriscono o confermano l’imprinting genomico 1. Trasferimento pronuclei di topo 2. Osservazione fenotipo di triploidi umani 3. Espressione di disomie nel topo e nell’uomo 4. Espressione di materiale transgenico in topi 5. Espressione fenotipiche di deficienze cromosomiche nell’uomo Dr. Fabio ANACLERIO 4. Espressione di materiale transgenico in topi l'espressione nelle generazioni successive del TRANSGENE dipende dal sesso del genitore che lo trasmette Dr. Fabio ANACLERIO 5 esperimenti ed osservazioni che suggeriscono o confermano l’imprinting genomico 1. Trasferimento pronuclei di topo 2. Osservazione fenotipo di triploidi umani 3. Espressione di disomie nel topo e nell’uomo 4. Espressione di materiale transgenico in topi 5. Espressione fenotipiche di deficienze cromosomiche nell’uomo Dr. Fabio ANACLERIO 5) Espressione fenotipiche di deficienze cromosomiche nell’uomo SINDROME DI PRADER-WILLI è dovuta ad una delezione nel cromosoma 15q11-13 di origine paterna 11 13 15 21 22 23 24 25 26 Dr. Fabio ANACLERIO SINDROME DI ANGELMAN è dovuta ad una delezione nel cromosoma 15q11-13 di origine materna ESERCIZIO 11 13 15 21 22 23 24 25 26 Dr. Fabio ANACLERIO Sappiamo che… L’imprinting genomico è un meccanismo attraverso il quale l’espressione di un gruppo di geni è limitata ad un solo allele parentale Sappiamo anche che… • Non riguarda la sequenza nucleotidica del DNA • Non è un cambiamento permanente del DNA, ma un’alterazione temporanea della funzione • Deve essere cancellato prima di trasmettere il genoma (reversibile) • Deve essere ripristinato coerentemente al sesso dell’individuo che trasmette MECCANISMI EPIGENETICI L’imprinting genomico è un meccanismo epigenetico di regolazione trascrizionale attraverso il quale l’espressione di un gruppo di geni è limitata ad un solo allele parentale Modificazione degli istoni metilazione/fosforilazione/acetilazione/ubiquitinizzazione Metilazione del DNA - isole CpG Dr. Fabio ANACLERIO Quando avviene? Metilazione del DNA Una regione con metilazione differenziale fra gli alleli parentali viene metilata: 1) durante la gametogenesi (DMR germinale) sviluppo-specifico: GAMETI si instaura ex novo dopo meiosi Metiltrasferasi de novo (Dnmt3a e Dnmt3b) 2) dopo la fecondazione (DMR somatico): dipende da DMR germinale tessuto-specifico: CELLULE SOMATICHE si trasmette stabilmente per mitosi Metiltrasferasi di mantenimento (Dnmt1) La Dnmt1 agisce da stampo sul filamento parentale per la metilazione del nuovo filamento Nelle cellule figlie ho profilo di espressione genica appropriato Dr. Fabio ANACLERIO Geni imprintati • Nel 1991 fu iden,ficato il primo gene imprintato, Igf2, che codifica per il fa8ore di crescita insulino-‐ simile, espresso solo dall’allele paterno. • Sono sta, iden,fica, circa 100 geni imprinta, nei mammiferi, la cui funzione è stata studiata nel topo: – 50% sono coinvol, come regolatori della crescita embrionale o neonatale i paterni partecipano a rimuovere i nutrien, in modo aggressivo dal corpo della madre i materni si oppongono all’effe8o dei geni paterni, "proteggono la madre" provocando l’accumulo di nutrien, per le cellule discenden,, e sono espressi sopra8u8o nell’embrione. – 20% coinvol, in processi neurologici – Rimanen,, funzione biologica non ancora iden,ficata Molti dei geni umani soggetti a imprinting si trovano raggruppati in due localizzazioni nel genoma: • una zona di circa 1 Mbp si trova sul cromosoma 11 • una zona di circa 2,3 Mbp si trova sul cromosoma 15 Dr. Fabio ANACLERIO Caratteristiche generali dei geni imprintati L’imprinting dei geni di un cluster è sotto il controllo dell’ICR (imprinting control region): • è elemento regolatore che agisce in cis • presenta modifiche epigenetiche genitore-specifiche La maggior parte sono organizza, in cluster di 1 Mb, che contengono : • geni imprinta4 paterni e materni • almeno un ncRNA • uno o più insulator che bloccano l’interazione promotore-‐enhancer • abbondanza di isole CpG • regioni con me,lazione differenziale fra gli alleli parentali (DMR) Dr. Fabio ANACLERIO Cluster IGF2-H19 H19 - imprinting paterno IGF2 - imprinting materno condividono un enhancer / CTCF è una proteina insulator Nella maggior parte dei casi la metilazione silenzia l’espressione del geni. Nel caso di Igf-2: Paterno: metilazione di CTCF ne blocca la funzione !è attivata la trascrizione del gene Igf-2 Materno: CTCF NON metilato ! il gene Igf-2 non è trascritto Dr. Fabio ANACLERIO I marker epigenetici genitore-specifici vengono ereditati dalle cellule figlie MA devono essere cancellati in ogni generazione successiva per stabilire il corretto imprinting Il meccanismo di imprinting implica: 1. Abolizione dell’imprinting ereditato dai genitori nella linea di cellule germinali 2. Nuove modificazioni del genoma parentale nelle cellule germinali, in relazione al sesso dell’individuo (potrebbero avvenire nella meiosi o durante gli stadi successivi della maturazione dei gameti) 3. Su questa nuova “etichettatura” agiscono i meccanismi di regolazione genica secondo i pattern previsti per cellule, tessuti (espressione fenotipica diversa tessutospecifica del nuovo imprinting nella prole) Nei mammiferi 2 importanti eventi di “riprogrammazione” epigenomica dell’intero genoma avvengono e nei primi stadi dell’EMBRIOGENESI e durante la GAMETOGENESI Dr. Fabio ANACLERIO Ciclo dell’imprinting A) Dopo la fecondazione l’ovocita contiene i due pronuclei che sono epigeneticamente distinti Sia il genoma di origine paterna sia il genoma di origine materna subiscono un processo di demetilazione che però NON coinvolge i loci imprintati Blastocisti in maniera genitore-specifica Dr. Fabio ANACLERIO Ciclo dell’imprinting Mantenimento e lettura dell’imprinting B) In concomitanza dell’impianto dell’embrione il genoma dell’embrione viene rimetilato Nelle cellule somatiche si assiste al mantenimento dello stato imprintato (DNMT1) e alla lettura dell’imprinting (espressione differenziale nelle cellule somatiche della prole) Dr. Fabio ANACLERIO Ciclo dell’imprinting Mantenimento e lettura dell’imprinting Cancellazione dell’imprinting C) L’imprinting paterno e quello materno vengono cancellati nelle cellule primordiali germinali Dr. Fabio ANACLERIO Ciclo dell’imprinting Mantenimento e lettura dell’imprinting Instaurazione del nuovo imprinting Cancellazione dell’imprinting D) Instaurazione del nuovo imprinting nelle cellule germinali in relazione al sesso dell’embrione metilazione de novo (DNMT3A) Linee germinali paterne: metilazione de novo di ogni IRC comincia durate lo sviluppo fetale Linee germinali femminili: metilazione de novo di ogni IRC comincia dopo la nascita e Dr. Fabio ANACLERIO continua per tutta la vita riproduttiva Correlazione Genotipo-fenotipo Le anomalie cromosomiche portano alla comparsa di una sindrome cioè insieme di segni che nel singolo individuo possono presentarsi tutti o solo in parte Riarrangiamenti patologici: con FISH posso definire estensione di tali delezioni o duplicazioni riarrangiamenti e individuare regione coinvolta Per alcune sindromi sono state definite le regioni minime di sovrapposizione che contengono il/i loci che mutando contribuiscono alla componente principale della sindrome IDENTIFICAZIONE IMPRINTING GENETICO: 1. 2. Studio dei polimorfismi: alcune delezioni avvenivano sempre in un genitore e la sindrome si presentava, nei casi familiari, a seconda del sesso di chi trametteva la delezione Casi in cui veniva meno il principio di equivalenza degli incroci reciproci Dr. Fabio ANACLERIO Correlazione Genotipo-fenotipo Nell’uomo l’importanza dell’imprinting genomico può essere dimostrata guardando i casi patologici dovuti a difetti dell’imprinting stesso Alterazioni dei geni imprintati: • spesso associate ad alterazioni del dosaggio (UPDs, duplicazioni, delezioni) • Epimutazioni dei geni imprintati: Pattern di metilazione aberrante in corrispondenza delle ICRs 1. Difetto insorto nelle cellule somatiche: mantenimento dell’imprinting difettivo (a) 2. Difetto insorto durante la gametogenesi: errore nella cancellatura (b) e/o nell’instaurazione del nuovo imprinting (c) a) b) c) Le patologie dell’uomo associate a difetti dell’imprinting sono RARE, ma severe ! l’espressione corretta dei geni imprintati è importante per il normale sviluppo Dr. Fabio ANACLERIO Prader-Willi/Angelman Sono dei modelli, non ci interessa la malattia in quanto tale Coinvolgono i geni del cromosoma 15 (15q11-13) SINDROME DI PRADER-WILLI SINDROME DI ANGELMAN Sindromi neurologiche distinte: due sindromi complesse che influenzano lo stato ormonale, il metabolismo e la capacità di movimento. Dr. Fabio ANACLERIO SINDROME DI PRADER-WILLI SINDROME DI ANGELMAN PWS (1:15.000): AS (1:15.000): • ritardo mentale • ipotonia • obesità • ipogenitalismo maschile • problemi di alimentazione • ritardo mentale • alterazioni del linguaggio, • ritardo di crescita • Iperattività • ilarità inappropriata Dr. Fabio ANACLERIO Prader-Willi/Angelman SINDROME DI PRADER-WILLI Le due sindromi sono completamente diverse SINDROME DI ANGELMAN I geni presenti in quella stessa regione genomica sono sottoposti ad imprinting differenziale (espressi diversamente nei cromosomi ereditati dall’uno o dall’altro genitore) Le due malattie sono di solito causate da una delezione: Cromosoma paterno: delezione + Cromosoma materno: imprinting ! PWS Cromosoma paterno: imprintato + Cromosoma materno: delezione ! AS E’ la concomitanza di delezione e imprinting che fa insorgere le patologie Dr. Fabio ANACLERIO SINDROME DI PRADER-WILLI SINDROME DI ANGELMAN DELEZIONI (anche citogeneticamente evidenti) 75% dei pazienti hanno delezioni de novo sul cromosoma di origine paterna DELEZIONI (anche citogeneticamente evidenti) 70- 80% dei pazienti hanno delezioni de novo sul cromosoma di origine materna DISOMIA UNIPARENTALE 25% dei pazienti hanno mUPD DISOMIA UNIPARENTALE 2-5% dei pazienti hanno pUPD MUTAZIONI PUNTIFORMI non riscontrate nei pazienti con PWS MUTAZIONI PUNTIFORMI 15% dei pazienti hanno mutazioni nel gene UBE3A, espresso solo dall’allele materno ERRORI DELL’IMPRINTING (epimutazioni) ERRORI DELL’IMPRINTING (epimutazioni) Entrambi i cromosomi hanno uguale pattern di metilazione pur derivando da entrambi i genitori 1-3% dei pazienti hanno su entrambi i cromosomi pattern di metilazione materno Entrambi i cromosomi hanno uguale pattern di metilazione pur derivando da entrambi i genitori 2-5% dei pazienti hanno su entrambi i cromosomi pattern di metilazione paterno Dr. Fabio ANACLERIO Eziologia citogenetica DELEZIONI (anche citogeneticamente evidenti): circa il 75% in entrambe. La delezione de novo più frequente in entrambe le sindromi coinvolge le stesse 4 Mb La delezione è mediata dalle DUPLICAZIONI SEGMENTALI 15cen HERC2 HERC2 15tel Rarissime famiglie presentano ricorrenza di AS senza delezione visibile. Dr. Fabio ANACLERIO Modello IC BD-imprintatore Esone1 SNRPN Tre passaggi sono necessari: Abolizione : l’esone1 SNRPN è richiesto in entrambe le linee germinali Ripristino: BD attivo è richiesto in cis per l’epigenotipo materno Ripristino: BD inattivo è richiesto per l’epigenotipo paterno Abolizione Ripristino linea germinale XX normale Abolizione Ripristino linea germinale XY normale Dr. Fabio ANACLERIO Famiglie Prader-Willi IC Tre passaggi sono necessari: Abolizione : l’esone1 SNRPN è richiesto in entrambe le linee germinali Ripristino: BD attivo è richiesto in cis per l’epigenotipo materno Ripristino: BD inattivo è richiesto per l’epigenotipo paterno BD-imprintatore Esone1 SNRPN Le mutazioni dell’esone 1 non cancellano l’imprinting sia in XX che in XY XX In XX è irrilevante dal momento che comunque hanno epigenotipo mat Abolizione Ripristino In XY saranno incapaci di convertire XY Abolizione Mancato ripristino PWS Dr. Fabio ANACLERIO Famiglie Angelman Tre passaggi sono necessari: Abolizione : l’esone1 SNRPN è richiesto in entrambe le linee germinali Ripristino: BD attivo è richiesto in cis per l’epigenotipo materno Ripristino: BD inattivo è richiesto per l’epigenotipo paterno IC BD-imprintatore Esone1 SNRPN L’esone 1 SNRPN cancella l’mprinting sia in XX che in XY BD mutato non ripristina, ma in XY è irrilevante perchè l’epigenotipo è corretto XY Abolizione Ripristino In XX saranno incapaci di instaurare l’epigenotipo materno XX Abolizione Mancato ripristino AS Dr. Fabio ANACLERIO Imprinting ed evoluzione • L’imprinting è stato trovato nei mammiferi vivipari (placentali e marsupiali): probabilmente c’è un legame evolutivo fra comparsa della placenta e dell’imprinting (PEG10 è necessario per la formazione della placenta) • L’imprinting è stato trovato anche nelle piante ! evoluzione indipendente o convergente Ornitorinco Echidna Dr. Fabio ANACLERIO VIVIPARI=sviluppo embrionale avviene all’interno dell’organismo materno. Studio di un singolo locus noto: è soggetto ad imprinting? Tutti I geni imprintati presentano metilazione delle isole CpG Questa strategia è utile per qualunque sistema in cui ci sia inattivazione trascrizionale associata a metilazione di isole CpG Isoschizomeri: Enzimi che digeriscono la stessa regione genomica ma rispondono differentemente al loro stato di metilazione Insensibile Sensibile CpG CpG Situazione Wild-type Digestione con isoschizomeri CpG Pattern differenziale di bande in esperimenti di southern blot CpG Errore di metilazione metilato non metilato Dr. Fabio ANACLERIO Tug-of-War -In alcune specie la prole può essere il risultato dell’accoppiamento della stessa femmina con maschi diversi. X Dr. Fabio ANACLERIO … sempre imprinting genomico Lion x Tiger Lion x Tiger Dr. Fabio ANACLERIO ASINO CAVALLO MULO BARDOTTO CAVALLO x ASINO CAVALLO x ASINO Dr. Fabio ANACLERIO
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