Gli acidi nucleici sono i mattoni del DNA o dell’RNA di qualsiasi organismo cellulare o virus. Una mutazione è un cambiamento nella sequenza nucleotidica di un gene, che può verificarsi a causa di errori nella replicazione del DNA durante la divisione cellulare, infezioni virali ed esposizione a mutageni.
I mutageni (ad esempio, sostanze chimiche e radiazioni) reagiscono con il DNA e possono alterare le strutture dei singoli nucleotidi. Un sistema di riparazione del DNA compromesso, responsabile della correzione di eventuali errori durante la divisione cellulare, è direttamente associato alla mutazione genetica.
Tipi chiave di mutazioni
I disturbi genetici possono verificarsi a causa di mutazioni in un gene (monogenico), geni multipli (eredità multifattoriale) e mutazioni in uno o più cromosomi. Le mutazioni puntiformi sono quelle in cui un nucleotide in una sequenza genomica viene sostituito o sostituito con un altro. I cromosomi possono fondersi, traslocare e rompersi, con conseguente perdita di un gran numero di geni funzionali, le cui conseguenze possono essere dannose.
Diversi tipi di elementi trasponibili sono considerati un’altra fonte di mutazione. Si tratta di piccole entità di DNA che possono muoversi all’interno dell’intero genoma. Un trasposone potrebbe interrompere le funzioni geniche esistenti quando viene inserito nel mezzo di un’altra regione genetica, innescare funzioni geniche dormienti o produrre nuove proteine inserendo materiali genetici diversi in una sequenza genetica esistente.
La mutazione genetica può anche verificarsi tramite l‘inserimento o la delezione di alcuni nucleotidi. Nel caso di mutazione non sinonima, viene modificata un’intera sequenza di amminoacidi. Questo tipo di mutazione determina la produzione di una proteina diversa o la terminazione prematura di una proteina. Le mutazioni sinonime sono collegate a cambiamenti negli amminoacidi che sono codificati da più codoni.
Modelli di mutazione e malattie
Le divisioni cellulari sono di due tipi: mitosi e meiosi. La mitosi avviene nelle cellule somatiche, mentre la meiosi avviene nelle cellule dei gameti, vale a dire, cellule uovo e spermatozoi. Le mutazioni che compaiono nelle cellule riproduttive, chiamate mutazioni della linea germinale, sono ereditarie in quanto vengono trasmesse alla prole. Questo tipo di mutazione è anche noto come mutazione ereditaria. Le mutazioni somatiche che si verificano in cellule diverse dalle cellule germinali non sono ereditarie.
Le mutazioni acquisite si verificano dopo la nascita di una persona a causa “dell’usura” dei geni nel tempo. Come affermato sopra, questo tipo di mutazione si verifica a causa dell’invecchiamento, dell’esposizione a tossine e sostanze chimiche e di alcune infezioni virali.
Da una prospettiva evolutiva, le mutazioni somatiche non hanno un impatto significativo, ma possono portare a condizioni di malattia se sono sistematiche e alterano la capacità di sopravvivenza delle cellule. Ad esempio, i tumori sono potenti mutazioni somatiche che influenzano la sopravvivenza di un organismo.
Molti disturbi genetici, come la fibrosi cistica, la sindrome di Down e l’anemia falciforme,
Di seguito vengono discussi diversi modelli di mutazione genetica che vengono trasmessi dai genitori ai figli e che portano a condizioni patologiche:
- Dominante legata all’X: i maschi hanno cromosomi XY, mentre le femmine hanno cromosomi XX. In questo caso, solo una mutazione nel cromosoma X deve essere trasmessa dal genitore alla prole affinché il bambino erediti la malattia. La mutazione dominante legata all’X viene rilevata nella sindrome dell’X fragile.
- Recessivo legato al cromosoma X: se il padre è portatore della mutazione, il 100% della sua prole femmina sarà portatore della mutazione e nessun figlio maschio sarà affetto. Tuttavia, se la madre è portatrice di una mutazione simile, ci sarà una probabilità del 50% che sia la prole femmina che quella maschio manifestino la condizione. Se entrambi i genitori hanno la mutazione, il 50% della prole maschio avrà la condizione e il 100% della prole femmina erediterà la condizione. Questo modello di mutazione è responsabile del daltonismo.
- Autosomica dominante: solo un genitore deve trasmettere la mutazione alla prole affinché si manifesti la malattia. Questo modello di mutazione è stato rilevato nella sindrome di Marfan.
- Autosomica recessiva: per l’espressione della malattia, entrambi i genitori devono trasmettere le stesse mutazioni genetiche al figlio. Questo modello di mutazione è osservato nella malattia delle cellule falciformi.
- Legato al cromosoma X: sia la prole maschile che quella femminile possono ereditare mutazioni sui cromosomi X in modelli dominanti o recessivi. La trombocitopenia, una condizione associata a bassi conteggi piastrinici, è un esempio di questo modello di mutazione.
- Y-linked: i neonati maschi con cromosomi Y possono ereditare questa mutazione. Questo tipo di mutazione è collegato alle dita palmate.
- Mitocondriale: l’inerenza mitocondriale è anche nota come eredità materna perché i mitocondri dell’ovulo sopravvivono alla fecondazione. Questo modello di mutazione si riscontra nella perdita improvvisa della vista, nota anche come neuropatia ottica ereditaria di Leber.
Test genetici e trattamenti
I test genetici, come quelli citogenetici, biochimici e molecolari, vengono eseguiti per lo screening neonatale, il test del portatore, la diagnosi prenatale e la diagnosi delle malattie. In molti paesi, come gli USA, ogni neonato viene sottoposto a screening per diverse malattie genetiche. La diagnosi precoce delle malattie migliora i tassi di esito.
Il test del portatore aiuta una coppia a capire se è portatrice di un allele recessivo per malattie genetiche, come l’anemia falciforme, la fibrosi cistica e la malattia di Tay-Sachs. Nei test diagnostici prenatali, i geni o i cromosomi di un feto vengono testati per identificare la presenza di mutazioni specifiche. I test genetici vengono utilizzati anche per confermare una diagnosi in individui sintomatici e monitorare la prognosi della malattia.
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La consulenza genetica aiuta i pazienti e le loro famiglie a comprendere le implicazioni dei test genetici e delle strategie di trattamento. Attualmente, sono disponibili molte terapie geniche avanzate che comportano la correzione o la sostituzione di geni difettosi con geni sani per curare o prevenire disturbi genetici, come l’emofilia e la fibrosi cistica.
Fonte: Comprehensive Toxicology