Cromosomi e mutazioni cromosomiche

Precedentemente si è parlato di mutazioni che avvengono sulle basi del DNA; ora ci focalizziamo sulle mutazioni che avvengono a livello dei cromosomi, quindi alterazioni ben più gravi di quelle viste prima.

Che cosa sono i cromosomi? Vengono definiti con tale termine gli avvolgimenti e i vari ripiegamenti compatti delle molecole di DNA all'interno del nucleo cellulare. I cromosomi si possono vedere con il microscopio ottico solamente prima o durante la divisione cellulare.

cromosomiIn tutte le cellule somatiche del nostro corpo sono presenti 46 cromosomi (23 coppie: 22 coppie omologhe e 1 coppia XY o XX). Nei gameti (cellule uovo e spermatozoi) i cromosomi sono 23. La parità dei cromosomi verrà ristabilita con la fecondazione, quindi il nascituro avrà 23 cromosomi della madre e 23 del padre. Il cromosoma ha una forma a di X. I due bracci vengono definiti cromatidi fratelli e sono uniti al centro dal centromero.


Questa prefazione sui cromosomi serve per riuscire a capire meglio le mutazioni che possono avvenire a livello cromosomico. La mutazioni che possono avvenire sono principalmente due:

  1. MODIFICAZIONE DEL NUMERO DI CROMOSOMI;
  2. MODIFICAZIONE DELLA STRUTTURA DEI CROMOSOMI O ABERRAZIONI (rottura e riarrangiamento).

Modificazione del numero di cromosomi

Può succedere che si formino delle cellule che hanno pochi cromosomi in più, o pochi cromosomi in meno rispetto alla cellula madre. In questo caso si parla di ANEUPLOIDIA delle cellule.

 

ESEMPI DI ANEUPLOIDIA DEGLI AUTOSOMI

SINDROME

CARIOTIPO

ALTERAZIONI

Sindrome di Down

47 cromosomi (+1 sul cromosoma 21)

Ritardo mentale, statura bassa, macroglossia o lingua grossa, orecchie sporgenti, collo grosso, sistema immunitario alterato, sistema cardiocircolatorio e renale con frequenti malformazioni, anomalie nelle pliche palmari ecc.

Sindrome di Plateau

47 cromosomi (+1 sul cromosoma 13)

Occhi, orecchie ed organi interni sono malformati. Labbro leporino con presenza o meno di palatoschisi. Qualche mese di sopravvivenza.

Sindrome di Edwards

47 cromosomi (+1 su cromosoma 18)

Malformazione del cranio e dei visceri. Qualche mese di sopravvivenza.

 

ESEMPI DI ANEUPLOIDIA DEGLI ETEROCROMOSOMI

CARIOTIPO MASCHILE

CARIOTIPO FEMMINILE

CARIOTIPO DEL PRODOTTO DEL CONCEPIMENTO

SINDROME

23, X

22, 0

45, Y0

Sindrome di Turner.

22, 0

23, X

45, X0

Sindrome di Turner.

23, Y

24, XX

47, XXY

Sindrome di Klinefelter.

23, X

24, XX

47, XXX

Sindrome della tripla X.

23, Y

22, 0

45, Y

Prodotto incompatibile con la vita

 

Esistono anche delle cellule che presentano un cariotipo multiplo, quindi queste cellule contengono multipli di tutta l'intera serie di cromosomi. In questo caso si parla di cellule POLIPLOIDI.

Modificazioni della struttura dei cromosomi o aberrazioni (rottura e riarrangiamento)

La seconda possibile alterazione a livello dei cromosomi consiste in una rottura ed in un riarrangiamento del materiale genetico. I riarrangiamenti cromosomici possono essere di due tipi. Il primo può essere di tipo bilanciato, quindi non si ha nessuna perdita e nessuna aggiunta di materiale cromosomico. Il secondo può essere sbilanciato, quindi viene modificata la quantità totale di materiale genetico del cromosoma.

Le alterazioni a livello di un solo cromosoma possiamo avere:

  • DELEZIONE: cancellazione di una parte di materiale cromosomico;
  • DEFICIENZA: perdita di una piccolissima parte di cromosoma;
  • DUPLICAZIONE: viene ripetuto un pezzo di cromosoma;
  • INVERSIONE: il frammento ottenuto da due frammentazioni ruota di 180 gradi e si va inserire tra gli altri due frammenti, ricostruendo così morfologicamente il cromosoma ma con sequenza genica modificata.

Le alterazioni a livello di più cromosomi sono:

  • TRASLOCAZIONE SEMPLICE:  sul cromosoma si inserisce un frammento diverso che si è staccato dal cromosoma di appartenenza;
  • TRASLOCAZIONE DOPPIA: scambio di frammenti cromosomici tra due cromosomi non omologhi;
  • TRASLOCAZIONE MULTIPLA: trasferimento di più frammenti tra più cromosomi;
  • INSERZIONE: in seguito alla frammentazione di tre cromosomi avviene lo scambio di pezzi tra cromosomi non omologhi.

PRINCIPALI SINDROMI DOVUTE A MUTAZIONI STRUTTURALI DEI CROMOSOMI

SINDROME

ABERRAZIONE

CARATTERISTICHE FENOTIPICHE

Sindrome del “cri du chat” o del grido del gatto.

Cancellazione del braccio corto del cromosoma numero 5.

Malformazioni alle orecchie, faccia e laringe, microcefalia.

Sindrome di Angelman

Cancellazione del braccio lungo del cromosoma numero 15. In certi casi c'è la presenza di due cromosomi 15 entrambi provenienti dal padre.

Atassia, tremori, difficoltà nella suzione, nella deglutizione, nella motilità intestinale, crisi epilettiche, strabismo, microcefalia e vulnerabilità alle infezioni.

Sindrome di Prader-Willi

Cancellazione di parte del braccio lungo del cromosoma numero 15 di origine paterna. Presenza di due cromosomi 15 di origine materna.

Crescita ritardata, ipotonia muscolare, bulimia, ridotto sviluppo psichico.

Sindrome di George

Cancellazione di una parte del braccio lungo del cromosoma numero 22.

Palatoschisi, alterazioni facciali, del timo, delle paratiroidi, malformazione cardiaca e immunodeficienze.

Sindrome di Williams

Cancellazione di una parte del braccio lungo del cromosoma numero 7.

Ritardato sviluppo, malformazioni cardiovascolari, ritardo mentale.

 

Se queste mutazioni avvengono all'interno di cellule somatiche produrranno delle neoplasie (tumori); se invece le mutazioni colpiscono cellule germinali possono provocare le gravi conseguenze che si sono viste precedentemente.

Le mutazioni all'interno delle cellule somatiche possono essere silenti, ed in tal caso non provocano prodotti modificati, ma anche essere incompatibili con la sopravvivenza della cellula. Da un certo punto di vista, la morte cellulare sarebbe la soluzione  migliore, perché così si andrebbe ad eliminare l'eventuale mutazione avvenuta e soprattutto si eviterebbe la trasmissione dell'errore alle cellule figlie. Se la mutazione è andata ad alterare dei prodotti genici che vanno ad influenzare la capacità di differenziazione e proliferazione cellulare, questo tipo di mutazione viene ereditata dalle cellule figlie; di conseguenza prepara la cellula ad essere una cellula di tipo tumorale.

 

<< Tossicologia >>