Siti fragili rari folato-sensibili del cariotipo umano e sindrome dell'X fragile

Siti fragili rari folato-sensibili del cariotipo umano e sindrome dell'X fragile

La prima classe risulta essere la più rilevante in quanto i siti fragili rari folato-sensibili sono stati gli unici associati ad una patologia. Tutti i siti fragili rari indotti dal folato fino ad oggi caratterizzati presentano al loro interno una ripetizione di trinucleotidi CGG, quindi un minisatellite, il cui numero può variare nei vari individui. Il numero delle ripetizioni è responsabile dell’espressione del sito fragile. La patologia associata ai siti fragili rari folato-sensibili è la sindrome di Martin-Bell detta anche sindrome dell'X fragile. Quest'ultima è la forma più comune di ritardo mentale dopo la sindrome di Down e la più frequente fra quelle ereditarie. I sintomi più visibili sono un' incapacità nel linguaggio, un importante ritardo mentale seguito da ansia e umore instabile. Coltivando le cellule di individui affetti da sindrome dell’X-fragile in un terreno povero di acido folico (TC199), si osserva in una percentuale variabile di metafasi, l’espressione di FRAXA (sito fragile). Comunque,questa malattia è causata dall'alterazione del gene FMR1, (Fragile Mental Retardation 1), costituito da 7 esoni ed è presente la tripletta CGG a cavallo del primo esone trascritto ma non tradotto, situato sul cromosoma X (q27.3). La causa molecolare della malattia è chiara in quanto l'espansione CGG avviene nel primo esone trascritto ma non tradotto, al cui interno vi sono delle regioni chiamate isole CpG, elementi di controllo dell'espressione genica, che vengono metilate bloccando la trascrizione del gene FMR1 che avrà, appunto, un numero di queste isole CpG smisurato; FMR1 ha una funzione neurone specifica essendo in grado di  regolare la localizzazione e la traduzione di specifici mRNA essenziali nelle sinapsi nervose. Quindi l’assenza di FMR1p causa una diminuzione dello stimolo sinaptico e la perdita della funzione sinaptica ottimale potrebbe spiegare il ritardo mentale presente negli individui che esprimono FRAXA.
MUTAZIONI DINAMICHE E PATOLOGIE UMANE
Il concetto di mutazione dinamica nasce in quanto varie patologie, come appunto la sindrome dell'X-fragile, sono causate da espansioni di ripetizioni tri-nucleotidiche ma anche di-nucleotidiche. Esistono delle regioni del genoma ricche di elementi ripetuti  che sono di numero molto variabile nei vari individui ma non interferiscono con il fenotipo, però, questo tipo di ripetizioni sono fortemente instabili e durante la replicazione possono essere perduti. Quindi a lungo andare si potrebbero verificare anche degli effetti fenotipici, quando, la ripetizione cade in una regione del genoma che codifica o regola qualche funzione genica. Abbiamo già visto nella sindrome dell'X-fragile che la ripetizione CGG cade nell'isola CpG che è una regione regolativa ma ci sono tantissimi altri esempi causate da espansione di trinucleotidi.
Quindi il concetto di mutazione dinamica si può riassumere dicendo che una regione che è ripetuta nel corso delle generazioni può andare incontro ad espansione, ossia ampliamento del numero di triplette. Essenzialmente i meccanismi di espansione delle triplette sono tre: (1) lo slippage della polimerasi, cioè il fatto che la polimerasi possa sbagliare durante i processi di replicazione, (2) la ricombinazione non omologa, fa sì che si possa utilizzare un filamento per recuperare una regione che si è persa, quindi anche in questo caso se la regione che viene ricopiata è ricca di elementi ripetuti si può formare una forcina costituita da molteplici elementi ripetuti, e infine (3) la conversione genica, un processo per cui delle sequenze di DNA possono cambiare. Comunque, l'espansione delle triplette avviene solamente durante la meiosi femminile. Infatti, sembra essere presente una selezione negativa nella gametogenesi maschile nella conversione tra stadio pre-mutato (stadio instabile in cui le ripetizioni variano da 50 a 200, individui sani ma propensi alla malattia). Di conseguenza, maschi, anche portatori, non hanno mai figli malati, al contrario, femmine portatrici molto spesso hanno figli malati. Si capisce quindi che la sindrome dell’X Fragile è una sindrome legata all'X a trasmissione dominante con penetranza ridotta ( 80% nelle femmine-30% nei maschi). Inoltre, questa si esprime nelle cellule somatiche quindi l'individuo intero risulta essere un mosaico somatico, sia per il numero di ripetizioni che per lo stato di metilazione. Nel senso che ogni cellula può avere un numero variabile di ripetizioni e ciascuna ripetizione può essere metilata in maniera differente da cellula a cellula. Inoltre, essendo la sindrome legata all'X, nelle femmine una X viene inattivata e quindi molte volte se c'è eterozigosi della malattia e se la X che viene inattivata è quella che porta l'espansione il fenotipo è più lieve. Al contrario, se la X casualmente inattivata è quella che non porta l'espansione il fenotipo sarà molto più evidente. In generale, a livello molecolare, in tutti i siti fragili, le regioni ripetute amplificate vanno a formare delle strutture secondarie (G quartet, forcine, stem-loop, strutture cruciforme, etc.) che naturalmente devono essere replicate. Quindi, la forca di replicazione arriva in vicinanza di queste strutture e si interrompe, la porzione che, contiene la struttura secondaria, non viene replicata e si forma un nicks o una gaps che vengono portati in metafase se non esistono sistemi di riparo. Si osserva dunque una rottura.