Autosomal Dominant

Definizione

Autosomal dominant o dominanza è un modello di eredità genetica che si verifica in un autosoma (cromosoma non sessuale). Il modo in cui abbiamo l’aspetto e il funzionamento è più comunemente il risultato della dominanza di un gene parentale sull’altro. In termini medici, una malattia autosomica dominante descrive un disordine causato da una singola copia di un gene mutante o allele che è portato da un genitore e può colpire sia la prole maschile che quella femminile. Una singola copia della mutazione da uno dei due genitori è sufficiente a causare una malattia autosomica dominante.

Autosomal Dominante vs Recessivo

L’eredità genetica autosomica dominante contro autosomica recessiva non deve essere un argomento complesso, a meno che tu non sia un genetista. Se un gene è recessivo o dominante può essere vagamente descritto come la probabilità che un gene sia espresso. Quando un gene è autosomico, si trova solo all’interno dei cromosomi non sessuali. Una mutazione può avvenire ovunque nei milioni di alleli del nostro DNA che fanno parte delle ventidue coppie di cromosomi autosomici.

Come probabilmente già sapete, i nostri cromosomi sono accoppiati – riceviamo una serie completa di informazioni genetiche dal nostro padre biologico e una serie completa dalla nostra madre biologica. Il nostro aspetto e il nostro funzionamento sono il risultato di questa combinazione, in cui alcune sezioni del codice genetico di un genitore hanno la precedenza sullo stesso codice genetico dell’altro.

Il nostro genotipo – il nostro corredo genetico – è estremamente complesso. Il colore degli occhi, per esempio, non è il risultato di un singolo allele ma di molti alleli diversi. Sono i nostri geni dominanti, di solito il risultato di piccoli alleli dominanti, che decidono se le informazioni genetiche di nostra madre o di nostro padre sono espresse. Gli alleli recessivi in presenza di alleli dominanti non causano un effetto diretto ma possono giocare un ruolo nelle generazioni future.

Per rendere la dominanza autosomica più diretta, rivediamo rapidamente la differenza tra un gene, un allele e un cromosoma.

I cromosomi contengono l’intero piano genetico di un organismo composto da informazioni condivise derivate dai genitori. Noi conteniamo copie esatte del DNA di entrambi i genitori, e il nostro DNA è un mix di questi.

Un gene è una lunghezza di DNA che determina un tratto genetico o una caratteristica specifica, come la tendenza a sviluppare certi tipi di cancro, per esempio. O nasciamo con questi tratti, o un danno al nostro DNA può causare la formazione di certi tratti nel tempo. Il nostro genotipo è responsabile dei tratti all’interno del nostro DNA. I geni dominanti e recessivi decidono se questi tratti sono espressi o meno. Un gene espresso, di solito il gene dominante, causa un fenotipo – una caratteristica funzionale o visiva.

Un allele è una parte molto specifica di un gene o cromosoma che si trova nella stessa posizione. Ci sono due alleli per ogni gene – uno per ogni genitore. Mentre un gene può determinare il colore degli occhi, vari alleli determineranno il colore esatto. Se uno dei vostri geni rappresenta il tratto del gruppo sanguigno, gli alleli decideranno di quale gruppo sanguigno si tratta. Nel caso della dominanza autosomica dovremmo davvero parlare di alleli dominanti perché numerosi alleli compongono un singolo gene. Anche se solo un allele su decine di migliaia è affetto, ha il potenziale di influenzare l’intero gene. Un disturbo autosomico dominante (o recessivo) prende comunemente il nome di un gene colpito, ma la causa è dovuta a uno o più alleli associati a questo gene.

Il termine dominante ci dice che questo è un caso in cui un allele vince su un altro. Solo una copia di un gene da un genitore biologico è necessaria per causare un fenotipo. Una mutazione recessiva, invece, richiede che entrambi i genitori la trasmettano. Un allele recessivo non può vincere se deve stare contro uno dominante. Se hai i capelli castani, tuo padre li ha castani e tua madre li ha biondi, il gene dominante viene da tuo padre. Il vostro DNA contiene entrambi gli alleli dei capelli castani e biondi, ma il marrone è dominante.

Se poi decidete di avere figli con un partner biondo i cui genitori hanno entrambi i capelli biondi, quel partner non possiede un gene dominante per i capelli castani. Tuttavia, voi possedete un gene recessivo per i capelli biondi. Se un bambino eredita gli alleli recessivi da entrambi i genitori, avrà i capelli biondi. Dove eredita un allele dominante e recessivo – o un insieme di alleli – questo bambino avrà i capelli castani. L’esatta tonalità di marrone è raramente prevedibile in quanto così tanti alleli diversi influenzano il colore dei capelli.

Un singolo gene recessivo non causerà una caratteristica osservabile (fenotipo), ma un adulto può essere un portatore di questo gene. Quando sono accoppiati con uno stesso gene recessivo dell’altro genitore, due geni recessivi causeranno il fenotipo associato. Quando è presente un gene dominante, il gene recessivo viene messo in secondo piano. Nell’esempio di dominanza autosomica di cui sopra, i capelli biondi sono recessivi e i capelli marroni dominanti. In presenza di un gene dominante per i capelli castani, il gene per i capelli biondi non è espresso.

In alcuni casi, un disordine autosomico dominante può essere nascosto per un certo tempo. Questo significa che, prima di conoscere il fingerprinting genetico, pensavamo che alcune malattie non fossero genetiche ma causate dall’ambiente. Per esempio, la malattia di Huntington è un disordine cerebrale progressivo autosomico dominante che colpisce la cognizione, l’emozione e il movimento, ma solo quando il gene ha raggiunto un certo stadio di mutazione. Un genitore può trasmettere il gene senza che gli sia mai stato diagnosticato il disturbo perché il suo gene dell’Huntington non aveva superato la soglia che ha dato inizio ai sintomi.

Con la nostra attuale conoscenza delle impronte genetiche, è ora possibile vedere se qualcuno ha il gene ben prima che compaiano i sintomi, ma non è possibile prevedere se quella persona li svilupperà o meno. Ora sappiamo che l’Huntington è una malattia autosomica dominante con un colpo di scena. Una persona affetta avrà ereditato un gene mutato da un genitore affetto, ma questo genitore potrebbe non aver mai mostrato segni osservabili della malattia. Il genitore non è un portatore – non è possibile portare un gene autosomico dominante.

Solo quando si è verificato un certo numero di mutazioni, forse in parte dovuto a cause ambientali, i sintomi iniziano ad apparire. Il nostro ambiente può attivare un disturbo tanto quanto la presenza di un gene dominante. Alcuni di questi possono essere mostrati nell’immagine.

Dominanza autosomica vs Sex-Linked Dominance

La dominanza autosomica e la dominanza legata al sesso possono aiutare a prevedere come si svilupperà la prole, ma riguardano diversi tipi di cromosomi. Il genere umano e dei mammiferi è determinato da quale coppia di cromosomi sessuali (X e Y) è presente nel genoma di una persona. Le femmine hanno due cromosomi X (XX); i maschi uno X e uno Y (XY). I cromosomi sessuali sono anche chiamati allosomi.

Il genere della prole è deciso attraverso la presenza di cromosomi XX o XY; c’è il 50% di possibilità di presentare fenotipi XX o XY – rispettivamente ragazze o ragazzi. Una femmina non può essere portatrice di geni recessivi o dominanti del cromosoma Y, perché una femmina non ha un cromosoma Y; questo non è il caso dei maschi che hanno entrambi i cromosomi X e Y. Qualsiasi caratteristica visiva o funzionale causata dagli allosomi è conosciuta come un tratto genetico legato al sesso.

Nel diagramma qui sotto, possiamo capire come funziona l’eredità legata al sesso. In questa immagine, il colore rosso distingue un tratto recessivo X-linked. La femmina portatrice in cima al diagramma ha passato il suo gene recessivo a una figlia. Anche questa figlia è una portatrice perché ha un cromosoma X dominante dal padre. Tuttavia, il figlio ha solo un cromosoma X – dalla madre portatrice. I suoi geni esprimono il tratto, perché non esiste un gene X dominante.

L’infertilità del cromosoma Y influenza negativamente la produzione di sperma; questo è controllato dal cromosoma Y. Con le recenti tecnologie riproduttive, gli uomini che soffrono di un basso numero di spermatozoi o di sperma di bassa qualità sono ora in grado di avere figli. Ciò significa che l’infertilità ereditata è un fenomeno in costante crescita che può essere trasmesso ai figli. Prima, questi uomini non sarebbero stati in grado di avere figli e quindi non avrebbero potuto trasmettere questo gene. Le figlie non possono ereditare il gene dell’infertilità perché nessuna femmina ha un cromosoma Y.

L’eredità legata all’X riguarda entrambi i sessi. Dopo tutto, entrambi i sessi hanno almeno un cromosoma X. Nella dominanza X-linked, sia gli uomini che le donne possono essere colpiti. Un esempio di eredità X-linked è l’emofilia. Il Center for Disease Control and Prevention ha pubblicato un interessante foglio informativo su questo disturbo recessivo legato al sesso sul suo sito web. Poiché gli uomini hanno un solo cromosoma X, una copia mutata del gene è sufficiente a causare il disturbo. Poiché le donne hanno due cromosomi X, possono essere portatrici o presentare il disturbo.

I disturbi dominanti legati al sesso sono estremamente rari ma si verificano. Un esempio è la sindrome di Rett, un disturbo dominante X-linked che colpisce principalmente le ragazze.

La differenza tra la dominanza autosomica e quella legata al sesso ha a che fare esclusivamente con il tipo di cromosomi coinvolti. La dominanza autosomica colpisce i ventidue cromosomi non sessuali o autosomi. La dominanza legata al sesso colpisce solo il singolo cromosoma sessuale o allosoma. Le combinazioni di alleli dominanti e recessivi controllano ogni aspetto dell’anatomia e della fisiologia, tranne i tratti legati al sesso. L’Università del Kansas Medical Center ha pubblicato una lunga lista di disturbi genetici che mostra anche se ogni malattia è autosomica, allosomica, recessiva o dominante.

Esempi di dominanza autosomica

Esempi di dominanza autosomica possono riguardare il colore della pelle, dei capelli e degli occhi, il rischio di sviluppare certe malattie e anche comportamenti ereditati associati a tratti neurologici. Mentre molti diagrammi mostrano le probabilità di ereditare occhi marroni, blu o verdi da entrambi i genitori, il colore degli occhi è il risultato di innumerevoli alleli e non sempre prevedibili. Per esempi più chiari, è meglio concentrarsi su singoli alleli mutanti in quanto ciò esclude l’influenza di altri fattori genetici.

Il cromosoma quattro ospita il gene della proteina huntingtina (gene HTT) che contiene tra le 10 e le 35 ripetizioni di un pezzo specifico di codice noto come ripetizione trinucleotidica CAG. Nei pazienti con la malattia di Huntington, queste ripetizioni si verificano almeno 40 volte. Questo potrebbe essere dovuto all’ereditarietà, ma da allora si è scoperto che le espansioni delle ripetizioni possono cambiare di dimensione nella stessa generazione o in quelle successive. Solo perché si ha il gene HTT non significa che si svilupperà la malattia di Huntington. Questa particolare malattia è già stata menzionata come un disordine autosomico dominante con un colpo di scena; quando i ricercatori scopriranno cosa scatena l’aumento delle espansioni ripetute, saranno in grado di fermare o addirittura curare le malattie associate. Le espansioni ripetute causano molti disturbi genetici.

In quanto malattia autosomica dominante, solo un genitore deve presentare un tratto e passarlo alla generazione successiva. Nel diagramma qui sopra, il gene dell’huntingtina della madre è rappresentato da una lettera H maiuscola. Nessuna mutazione nel gene HTT (hh) è rappresentata dai quadrati non ombreggiati; i riquadri ombreggiati in grigio indicano la mutazione del gene HTT (Hh).

Può essere che il genitore con l’HTT mutato abbia meno ripetizioni trinucleotidiche CAG e non presenti i sintomi della malattia di Huntington, ma la natura dinamica di questo gene può significare che le ripetizioni più elevate si verificano in un momento successivo della vita, o durante la vita di qualsiasi figlio o figli che questo genitore ha.

È chiaro nel diagramma che la metà della prole di un genitore Hh e hh è a rischio del tratto mutato (Hh). I diagrammi che mostrano i tratti ereditari sono spesso indicati come quadrati punnet o grafici pedigree.

Un altro esempio popolare nel campo della dominanza autosomica è la malattia policistica del rene, dove cisti multiple si sviluppano nei reni e riducono la loro capacità di filtrare i prodotti di scarto dal sangue.

Come per la malattia di Huntington, la malattia policistica renale autosomica dominante (ADPKD) è il prodotto di un singolo genitore che trasmette il disturbo. In questo caso, una singola copia mutata del gene PKD1 o PKD2 causa la malattia. PKD1 si trova sul cromosoma 16; PDK2 sul cromosoma 4. Un gene scoperto relativamente di recente sul cromosoma 11 può produrre una malattia policistica combinata del rene e del fegato. Come per la Huntington, alcuni casi di ADPKD sono il risultato di una nuova mutazione. A differenza della Huntington, è anche possibile avere forme autosomiche recessive di malattia policistica del rene (ARPKD).

Esempi autosomici recessivi

Esempi autosomici recessivi includono la fibrosi cistica e l’anemia falciforme. La falcemia è causata da una mutazione nel gene dell’emoglobina Beta che si trova sul cromosoma 11; la fibrosi cistica è il risultato di una mutazione nel gene che produce una proteina nota come regolatore di conduttanza transmembrana o CFTR.

Mentre un gene autosomico dominante significa che nessun genitore può essere solo un portatore, questo non è il caso nei disturbi autosomici recessivi. Uno o entrambi i genitori possono essere portatori, con l’ultima di queste situazioni illustrate sopra. Se entrambi i genitori sono portatori di un gene mutato, c’è un rischio del 25% che il bambino presenti entrambi i geni mutati. In questa situazione, un gene dominante è assente e il bambino presenterà il fenotipo recessivo – anemia falciforme o fibrosi cistica, per esempio.

Se solo un genitore è portatore, ci si aspetta che il 50% della prole sia esso stesso portatore; questa prole non presenterà il fenotipo della malattia grazie alla presenza di un gene dominante non mutante. Con questo 50% di possibilità di portatori in combinazione con migliori trattamenti medici e opportunità riproduttive per la prole affetta, il numero di persone che presentano fenotipi autosomici recessivi aumenta nel tempo.

Bibliografia