11. Analisi di alberi genealogici

Mappatura genetica
• alberi genealogici (pedigree)
• stima del rischio genetico (counseling)
• analisi di linkage (lod score)
Paolo Edomi - Genetica
Alberi genealogici
Paolo Edomi - Genetica
Simbologia negli alberi genealogici
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Eredità autosomica recessiva
 esempi:
fenilchetonuria
albinismo oculo-cutaneo
morbo di Tay-Sachs
 malati:
aa
portatori sani: Aa
sani:
AA
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Modalità di trasmissione
dell’eredità autosomica recessiva
1. malato: da due genitori sani eterozigoti (portatori)
2. malati: sia maschi che femmine in eguali proporzioni
Aa
1
Aa
2
A-
aa
aa
APaolo Edomi - Genetica
Caratteristiche dell’eredità
autosomica recessiva
a) rarità: spesso salti
generazionali
(individui “esterni”
considerati AA)
b) non rapporti mendeliani
osservabili
c) aumento del rischio
nell’inincrocio (incrocio
tra consaguinei)
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Eredità autosomica dominante
 esempi: acondroplasia
corea di Huntington
polidattilia, brachidattilia
 malati: Asani:
aa
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Modalità di trasmissione
dell’eredità autosomica dominante
1. ogni malato ha un genitore malato (non salti generazionali)
2. malati: sia maschi che femmine in eguali proporzioni
Aa
aa
1
2
aa
Aa
Aa
aa
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Caratteristiche dell’eredità
autosomica dominante
a) rarità: la maggior parte degli affetti sono Aa
1. incrocio tipico: Aa x aa
2. in media un individuo malato trasmette il
carattere a metà della progenie
b) non rapporti mendeliani osservabili
c) eccezioni: nuova mutazione e ridotta penetranza
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Albero genealogico di un polimorfismo
• nelle popolazioni umane sono numerosi gli esempi di
polimorfismi (spesso dimorfismi)
• in un dimorfismo il fenotipo è determinato da due
alleli alternativi di un singolo gene
• l’allele recessivo non è raro
• in un albero genealogico non si può assumere che gli
individui “esterni” siano omozigoti dominanti Paolo Edomi - Genetica
Eredità recessiva legata all’X
 esempi:
emofilia A
daltonismo
distrofia muscolare di Duchenne
femminizzazione testicolare
 malati:
maschi aY, femmine aa
portatrici: femmine Aa
sani:
maschi AY, femmine AA
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Modalità di trasmissione
dell’eredità recessiva legata all’X
1. malati per lo più maschi
2. trasmissione tipica dal nonno al nipote
2
XAXA
XaY
XAY
1
XAXa
XAY
maschio
malato
XAY
XaY
femmina
portatrice
maschio
malato
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Caratteristiche dell’eredità
recessiva legata all’X
a) i figli maschi di una femmina portatrice XAXa sono ~metà
malati
b) i figli di un maschio malato (incrocio XAXA x XaY) sono
maschi normali e femmine portatrici
c) femmina malata è rara
perché deriva solo da
un incrocio XAXa x XaY
d) i figli maschi di
una femmina malata
XaXa sono tutti malati
e) le figlie femmine di un
incrocio XAXa x XAY
sono metà portatrici
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Stima del rischio senza storia familiare
prob figlio malato= 1/4
probabilità di essere portatori:
se 1/10.000 malati: q2=0,0001; q=0,01; 2pq~1/50
probabilità totale = 1/50 x 1/50 x ¼ = 1/10000
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Stima del rischio in un albero genealogico
Aa
aa
Aa
AA o Aa
2/3 Aa
AA
AA o Aa
1/2 Aa
prob tot= 1/2 x 2/3 = 1/3
prob Aa = 1/3
?: prob aa = 1/4
prob tot = 1/3 x 1/3 x 1/4 = 1/36
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Principi di mappatura genetica
• L’ordine e la distanza dei marcatori sono
definiti dalla frequenza di ricombinazione
• L’unità di mappa è il centiMorgan:
1 cM = 1% fric ≈ 0,7-1 Mb
• Marcatori che ricombinano con una
frequenza minore del 50% sono associati e
più sono vicini più facilmente sono
coereditati
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Marcatori genetici
• marcatore: qualsiasi sequenza di DNA
a posizione nota
• informativa se:
 polimorfica o frequente
 sequenza unica
gene
punto della mappa: marcatore
polimorfismo
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Tre generazioni di marcatori
I.
RFLP, SSLP
II.
STS, EST
III. SNP
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Mappe genetiche nell’uomo
 problemi
• mancanza di incroci informativi
• numero di campioni
• dimensioni del genoma
 soluzioni
• banche dati di campioni di famiglie numerose
• analisi di linkage
• individuazione di marcatori
1. facilmente identificabili
2. a basso costo
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Associazione (linkage) tra marcatori
tramite analisi degli alberi genealogici
aa
bb
AA
BAa
B-
Aa
B-
aa
bb
B
B
aa
bb
aa
B-
fenotipo: malattia
aa
bb
Aa
Bb
A: gene marcatore
linkage: A B
Fric: lod score
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Analisi del lod score
lod score
logarithm of the odds’ score
logaritmo del rapporto delle probabilità di associazione
linkage
“valore numerico che misura il rapporto tra la probabilità
che 2 loci siano associati in corrispondenza di una data
frequenza di ricombinazione  e la probabilità che non
siano associati ( = 0,5)”
lodθ = x = log10 Zx
Zx =
P osservata a  = x
P osservata a  = 0,5
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Esempio di calcolo del lod score (1)
• caso: famiglia ~ reincrocio con diibrido
• assunzioni:
– noti i gameti di input del diibrido
– malattia autosomica dominante
– marcatore molecolare M
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Esempio di calcolo del lod score (2)
Probabilità nel caso di geni indipendenti:
FR = 50%
P = R = 0,25
P = CB x (0,25)6 = 0,00024 x CB
Probabilità nel caso di geni associati con FR=20%:
FR = 20%
P = 0,4 ; R = 0,1
P = CB x (0,4)4 x (0,1)2 = 0,00026 x CB
CB = n. possibili sequenze di nascita (coeff. binomiale)
Rapporto = 0,00026/0,00024 = 1,08
Log(rapporto) = 1,08
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Esempio di calcolo del lod score (3)
FR
0,5
0,4
0,3
0,2
P
0,0024
0,00032
0,00034
0,00026
R
1,0
1,33
1,41
1,08
0
0,12
0,15
0,03
Lod
Lod più alti per FR tra 30 e 40%
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Significatività del lod score
Se non noti
gameti di input:
bisogna
ipotizzare che
siano avvenute o
non avvenute
ricombinazioni
Per convenzione:
Lod ≥ 3 prova di linkage
FR = 1000 volte la Probabilità di assenza di linkage
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