Test genetici
Possiamo eseguire test genetici per determinare se un tratto è ereditato in famiglia. Nel 1990, Mary-Claire King dell'UC Berkeley ha eseguito analisi di linkage in famiglie che hanno avuto il cancro al seno e ha ristretto la posizione del gene al cromosoma 17q21 1. Questo gene è stato chiamato in seguito BRCA1.
Analisi di linkage
Figura 1. Ricombinazione omologa durante la meiosi che dà origine a nuove variazioni genetiche.
I geni che si trovano in prossimità l'uno dell'altro tendono ad essere ereditati insieme durante la meiosi. Durante la meiosi, i due cromatidi fratelli vengono separati e può verificarsi il crossing over, con conseguente ricombinazione omologa, in cui il materiale da un cromatide fratello viene trasferito all'altro cromatide. Questo evento dà luogo a variazioni genetiche che differenziano un individuo dagli altri. Come mostrato nella Figura 1, quando due geni si trovano vicini l'uno all'altro, hanno un'alta probabilità di essere ereditati insieme perché entrambi vengono scambiati durante la ricombinazione omologa. D'altra parte, se due geni si trovano alle estremità opposte del cromosoma, non verranno ereditati insieme. Un gene sarà incluso nella ricombinazione omologa e trasferito in uno dei cromatidi fratelli mentre l'altro gene rimarrà nei cromatidi originali. Poiché solo una coppia di cromatidi (un cromosoma) viene trasmessa alla prole e i due geni si trovano ora in due cromosomi diversi, la prole erediterà solo uno dei due geni.
L'analisi di linkage è molto utile per determinare la posizione approssimativa di un gene interessante, ad esempio uno che si sospetta causi una malattia o una condizione. Per identificare questo gene, possiamo usare marcatori o sequenze di DNA specifiche con posizioni esatte note. Ad esempio, è possibile usare microsatelliti o SNP (polimorfismo a singolo nucleotide) come marcatori. Osservando quale variazione allelica è sempre presente nell'individuo affetto, possiamo quindi restringere la posizione approssimativa del gene.
Abbiamo bisogno di analizzare molti individui della famiglia nel corso di diverse generazioni per identificare la posizione del gene perché abbiamo bisogno di trovare un allele specifico che è sempre presente nell'individuo affetto e mai presente nell'individuo sano. Ci sono meno variazioni genetiche all'interno di una famiglia perché sono tutte geneticamente correlate. Questo è il motivo per cui è meglio confrontare gli individui all'interno di una famiglia stretta piuttosto che trovare un individuo sano in una famiglia non imparentata. Un individuo sano può avere lo stesso allele. Tuttavia, poiché tale individuo proviene da una famiglia non imparentata, quell'individuo non possiede il gene della malattia. Pertanto, abbiamo sempre bisogno di effettuare il confronto all'interno di una famiglia stretta.
Microsatelliti
I microsatelliti sono brevi sequenze ripetute di DNA da due a sei coppie di basi. Il numero di ripetizioni può variare da individuo a individuo e rappresentano i diversi alleli. Ad esempio, l'allele 1 ha quattro ripetizioni, l'allele 2 ha cinque ripetizioni, l'allele 3 ha sei ripetizioni e così via. Gli SNP possono anche essere usati come marcatori nell'analisi di linkage; tuttavia, ci sono solo due alleli per gli SNP. Ad esempio, C/T, il che significa che l'allele 1 ha C, mentre l'allele 2 ha T. A causa del maggior numero di variabilità nei microsatelliti rispetto agli SNP, è più facile eseguire l'analisi di linkage utilizzando i microsatelliti.
Uno degli esempi più comuni di microsatellite è (CA)n, dove n rappresenta il numero di ripetizioni di CA. Il numero di ripetizioni può variare da tre a 100 volte, creando un numero elevato di alleli presenti nella popolazione. Ricorda che questo alto numero di alleli è presente nella popolazione e non nell'individuo! Abbiamo solo due copie di cromosomi, il che significa che abbiamo solo al massimo due diversi alleli presenti nelle nostre cellule. Quando un individuo ha due alleli diversi, ad esempio (CA)10 e (CA)15, si dice che è eterozigote per il microsatellite. D'altra parte, quando un individuo ha un solo allele in entrambi i cromosomi, si dice che è omozigote per il microsatellite. Possiamo analizzare il genotipo del microsatellite amplificandolo tramite la PCR e analizzando la lunghezza (il numero di ripetizioni) usando l'elettroforesi su gel.
Fonti
- Hall JM, Lee MK, Newman B, Morrow JE, Anderson LA, Huey B, King MC., 1990, Linkage of early-onset familial breast cancer to chromosome 17q21. Science Dec 21;250(4988):1684-9.