Nozioni di base sulla genetica

Il genoma umano

• La struttura della molecola del DNA è stato scoperta nel 1953 da l'americano James D. Watson e l'inglese Francis Crick.
• un genoma umano è costituito da 3,2 miliardi di coppie di basi, divisi in 46 cromosomi.
• Il primo genoma umano completo è stato decodificato nel 2003 e pubblicato nel 2007. I primi due individui di avere avuto il loro genoma sequenziato quest'anno erano James Watson, il cui genoma è stato sequenziato dal Progetto genoma umano finanziato dal governo degli Stati Uniti, e Craig Venter, CEO di Celera Genomics, finanziato dal settore privato.
• un genoma umano è 98% identica al genoma di uno scimpanzé e 97% a quella di un gorilla. In confronto, due esseri umani casuali sono in media il 99,5% identici. La quota gorilla fa il 97% del loro genoma, con gli esseri umani e scimpanzé con, il che significa che gli esseri umani e gli scimpanzé sono più vicini a loro di quanto non siano a gorilla.
• La maggior parte del nostro genoma (98%) è costituito da non codificante del DNA, a volte chiamato "DNA spazzatura" (junk DNA in inglese). Questo DNA non codificante è costituito da entrambi i geni disattivati ??che una volta erano utili per i nostri antenati non umani (come una coda), o DNA virale parassitaria, che è entrato il nostro genoma e sono riprodotte le centinaia o Migliaia di volte nel corso delle generazioni, ma che generalmente non servono a nulla per l'organismo ospite. Un retrovirus noto che copia nel genoma umano è l'HIV.
• La dimensione del genoma non è legato alla complessità della vita. Ad esempio, il genoma di polychaos dubium, essere un unicellulare microscopico, contiene più di 200 volte più DNA del genoma umano.

Coppie di basi e mutazioni

• I nucleotidi sono l'alfabeto del DNA. Ci sono solo quattro "lettere" nel DNA, chiamate "basi". Le quattro basi sono adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C). A appaia sempre con T, G pur associano con C. Queste coppie sono chiamati coppie di basi. Nell'RNA, la timina (T) è sostituita dall'uracile (U).
• Quasi tutte le cellule del nostro corpo contengono una copia completa del nostro genoma. Le eccezioni sono i gameti (ovuli e spermatozoi), che contengono solo la metà del genoma, ma anche i globuli rossi, che per parte loro non hanno un nucleo cellulare e quindi nemmeno il DNA.
• Se il DNA nel nucleo di una singola cellula sono stati completamente svolto e cromosomi messi insieme, la stringa misurerebbe un po 'meno 2 metri di lunghezza. Gli esseri umani hanno circa un trilione di cellule (10 ¹²), il che significa che se tutto il DNA di ciascuna cellula del corpo di una persona fosse legato insieme, si formerebbe un filo di 200 miliardi di chilometri, più di 1.000 volte la distanza tra la terra e il sole.
• Il genoma mitocondriale si trova al di fuori del nucleo della cellula, nei mitocondri, gli organelli che producono energia cellulare. Consiste di solo 16.569 paia di basi, o 0,000005% del genoma umano.
• Il genoma mitocondriale è ereditato solo dalla madre. Dato che non si ricombinano come i cromosomi, può essere usato in genetica delle popolazioni di rintracciare l'ascendenza del lato matrilineare e dividere le persone in aplogruppi. Lo stesso può essere fatto di lato patrilineare utilizzando il cromosoma Y (Y-DNA), che viene ereditato esclusivamente da padre in figlio e che non si ricombinano con il cromosoma X Solo poche mutazioni distinguere il cromosoma Y di un uomo e da suo padre. Poiché queste mutazioni sono cumulative di generazione in generazione, è facile tracciare l'albero genealogico dell'umanità analizzando le mutazioni (SNP) del cromosoma Y e del DNA mitocondriale.
• Un polimorfismo nucleotidico (SNP) è una mutazione di una singola coppia di basi del genoma. A seconda di quale sezione del DNA è interessata, queste mutazioni possono alterare l'aspetto fisico, avere un effetto positivo sulla salute (ad esempio una migliore immunità), causare disfunzioni o malattie, causare malattie genetiche (ad es. fibrosi cistica), o non hanno alcun effetto (mutazione silente). Ciò dipenderà principalmente dal fatto che la mutazione si verifichi in una regione codificante di un gene e, in tal caso, sostituirà la natura dell'amminoacido (ad esempio, idrofila anziché idrofoba).

I cromosomi

• Gli esseri umani hanno 23 paia di cromosomi, una coppia materna e una coppia paterna per ciascun cromosoma. Le coppie cromosomiche sono numerate dal più grande (cromosoma 1) al più piccolo (cromosoma 21). Il cromosoma 22 dovrebbe essere il più piccolo, ma in seguito fu scoperto che il cromosoma 21 era effettivamente più piccolo e l'ordine stabilito era preservato.
• I cromosomi che determinano il sesso (X e Y) formano l'unica coppia cromosomica che non ha dimensioni simmetriche. Il cromosoma Y ha 60 milioni di basi, contro 153 milioni per il cromosoma X.
• Il motivo per cui il cromosoma Y è molto più piccolo del cromosoma X è che ha geni che "attaccano" il cromosoma Y. risposta, il cromosoma Y ha dovuto sbarazzarsi di buona parte del suo DNA non codificante per meglio proteggersi.
• In rari casi, le persone nascono con un cromosoma soprannumerario. I nati con tre cromosomi 21 hanno la sindrome di Down (trisomia 21). Esistono altre possibilità, come ad esempio un cromosoma X, che porta alla sindrome di Klinefelter (XXY) alla sindrome 47, XYY alla sindrome tripla X, alla sindrome XXYY, alla sindrome 48, XXXX o alla sindrome 49, XXXXX. Una copia extra di qualsiasi altro cromosoma è così dannosa per lo sviluppo del feto che causa aborto spontaneo (aborto spontaneo). Casi molto rari di trisomie autosomiche (questo è che non coinvolge un cromosoma X o Y) diverso dal cromosoma 21 può sopravvivere alla nascita, specialmente quando colpiscono i cromosomi 13 o 18, ma si traduce in un'aspettativa di vita notevolmente ridotta.
• Gli umani, come la maggior parte degli animali, sono diploidi, il che significa che hanno solo due serie di cromosomi. Tuttavia, questo non è il caso di tutti gli esseri viventi. Le piante in particolare sono spesso poliploidi. Ci sono varietà di grano tetraploide (quattro gruppi di cromosomi) e altri che sono esaploidi (sei serie di cromosomi). Le fragole, ad esempio, possono essere decaploidi (dieci copie dello stesso cromosoma). Gli animali poliploidi includono pesci rossi, salmoni e salamandre. La poliploidia si verifica in alcuni tessuti umani, come i muscoli o il fegato. Quando due o tre spermatozoi fecondano un uovo nello stesso momento, il feto umano diventerà triploide o tetraploide. Tuttavia, quasi tutte queste gravidanze si concludono con un aborto spontaneo e gli individui sopravvissuti di solito muoiono poco dopo la nascita.

Eredità e malattie genetiche

• Praticamente tutte le malattie, le sindromi e le condizioni mediche o psicologiche hanno origini genetiche almeno in parte. Parleremo quindi dei fattori di rischio per una condizione o un'altra. Fattori di rischio totali si sviluppa su diversi geni indica il livello di predisposizione ad una malattia o condizione. Il profilo di rischio genetico è determinato da un test del DNA e porta a medicina personalizzata e farmacogenetica, finalizzato tra l'altro di adattare il suo stile di vita e trattamenti in base alle specifiche del proprio genoma.
• genetica chiamata malattie sono causate esclusivamente da geni e sono di solito causati da una singola mutazione o un insieme di mutazioni che fanno un gene inefficace. L'unico trattamento per curare una malattia genetica è terapia genica, che consiste nel modificare la sequenza di DNA assegnato nel genoma dell'individuo. Queste tecniche sono in piena espansione e attualmente i trattamenti sono stati eseguiti con successo per dieci malattie genetiche, tra cui la fibrosi cistica (la malattia genetica più comune in Europa) e la talassemia (corrente Mediterraneo). Nel prossimo futuro sarà possibile utilizzare la terapia genica per cambiare il suo genoma "alla carte", ad esempio per aumentare le loro capacità fisiche e mentali, o per estendere la sua aspettativa di vita.
• Anche se il DNA autosomica viene ereditato da ciascun genitore allo stesso modo, alcune malattie genetiche sembrano essere più gravi quando vengono ereditate dal padre (p. es. la malattia di Huntington), perché le mutazioni si verificano o ricorrono ad un tasso più elevato negli uomini e aumenta con l'età del padre (a causa della frequente rigenerazione degli spermatozoi, mentre le donne sono nati con tutti i loro ovociti e non li producono più durante la loro vita). Questo è anche il motivo padri più anziani (oltre 40 anni) hanno maggiori probabilità di avere figli con la schizofrenia, la depressione o l'autismo.
• Alcuni geni hanno funzioni diverse a seconda che essi sono ereditate dal padre o la madre. Questi sono i geni con imprinting. Ad esempio, la copia materna di un gene sul cromosoma 15 è chiamato UBE3A mentre la copia paterna è chiamato SNRPN. Ereditando due copie paterna o non può avere copia materna fa sì che il sindrome di Prader-Willi, mentre due copie di eliminazione materna o paterna della copia porta a molto diversi sindrome di Angelman.
• Invece di ereditare un gene per l'omosessualità, gli studi hanno trovato che gli uomini omosessuali tendevano ad avere fratelli più grandi (ci compresi aborti e aborti). La ragione è che il corpo della madre si accumulano gli anticorpi contro i geni responsabili mascolinizzazione del cervello del feto in ogni gravidanza di un ragazzo. Pertanto, il rischio di omosessualità maschile aumenta con il numero di ragazzi precedentemente trasportati dalla madre. Questo non si applica alle ragazze.

La genetica del cervello

• I neurotrasmettitori come la serotonina, la dopamina, l'istamina o l'acido gamma-aminobutirrico influenzano il nostro umore e la nostra personalità. Il loro livello è influenzato dalla nostra dieta e dalle interazioni con il nostro ambiente, ma coinvolge anche un fattore genetico. La sensibilità del cervello a questi neurotrasmettitori è interamente determinata dai geni, compreso il numero di recettori e trasportatori per ciascuno di questi neurotrasmettitori. Bassi livelli di serotonina aumentano il rischio di suicidio, depressione, ansia e violenza. Carboidrati e colesterolo aumentano i livelli di serotonina.
• Livelli eccessivi di dopamina possono portare alla schizofrenia. Un basso livello di dopamina causa noia e bassa attività e, in casi estremi, il morbo di Parkinson. varianti lunghe (7 o più ripetizioni) D4 recettori della dopamina ( DRD4) portare a un uso più veloce della dopamina nel cervello. Gli individui con questa variante sono generalmente più attratti dalla novità, dal brivido e dalle avventure per compensare i livelli di dopamina naturalmente più bassi. Analogamente, il numero di recettore D2 della dopamina (DRD2) influenza il rischio di alcolismo, dipendenza da nicotina o schizofrenia. È facile sapere quali sono le variazioni possedute eseguendo un test del DNA.

Immunità ed evoluzione

• Alcune persone hanno una delezione in gene CCR5, che li rende gli individui più resistenti (se ereditato da un solo genitore) o addirittura completamente vaccinati (se ereditato da entrambi i genitori) contro il vaiolo, l'HIV (AIDS), la peste e la altri virus (ad es. virus West Nile). Questo cambiamento è più comune nell'Europa nordorientale, in particolare nei paesi baltici, in Svezia e in Finlandia.
• Il gruppo sanguigno ABO è correlato alla resistenza al colera, il gruppo AB che conferisce la resistenza più forte e O il più debole. Al contrario, il gruppo sanguigno O sembra essere il più resistente contro la malaria e la sifilide e meno suscettibile a molti tipi di cancro. Il gruppo sanguigno ABO colpisce molti altri rischi malattie. Molte malattie genetiche sono sopravvissute alla selezione naturale perché conferiscono l'immunità contro le malattie epidemiche. Ad esempio, la mutazione CFTR che causa la fibrosi cistica protegge contro la dissenteria e la febbre tifoide. Sia la talassemia che l'anemia falciforme conferiscono protezione contro la malaria. la resistenza genetica alla tubercolosi ha l'effetto collaterale di una maggiore suscettibilità all'osteoporosi. La malattia di Tay-Sachs, che colpisce soprattutto le persone di origine ebraica ashkenazita, protegge anche dalla tubercolosi.
• È stato dimostrato che uomini e donne sono più attratti dall'odore di persone il cui sistema immunitario è diverso dal loro. Questo è un modo di natura per prevenire la consanguineità. il sistema immunitario delle differenze può essere identificato confrontando tra cui la tipizzazione HLA, tra gli altri geni del complesso maggiore di istocompatibilità (MHC).