Malattie autosomiche recessive: meccanismo di trasmissione

Chiedilo a Tania

Oggi parliamo di malattie autosomiche recessive. L'esercizio che segue mi è stato proposto da Giulia che frequenta la facoltà di Scienze biologiche.


Eccone il testo.
Se una malattia genetica è ereditata come autosomica recessiva si può verificare la seguente situazione?
Da un matrimonio tra un individuo omozigote dominante e un altro eterozigote potranno nascere tutti figli ammalati? Perché?

Inizio con un po' di teoria.

Le malattie autosomiche si trasmettono dai genitori ai figli come previsto dalle leggi di Mendel e sono dovute a mutazioni presenti sui cromosomi autosomi, ovvero i cromosomi non legati al sesso. Le patologie con questo tipo di ereditarietà vengono suddivise in due categorie in base al meccanismo di trasmissione che le caratterizza. Distinguiamo, infatti, le malattie autosomiche recessive e le malattie autosomiche dominanti.

Le malattie autosomiche recessive sono causate dalla mutazione di un singolo gene, costituito da due alleli: un allele lo ereditiamo dalla madre, l'altro dal padre. Affinché la malattia si manifesti, è necessario che il figlio erediti l'allele recessivo mutato da entrambi i genitori;  se, invece,  eredita un allele mutato ed uno normale, si dice che è portatore sano della malattia. Essere portatore sano vuol dire non avere la patologia ma avere nel proprio DNA un allele mutato, che può essere trasmesso alle generazioni successive.

Normalmente i genitori di un bambino malato non manifestano la malattia in quanto sono portatori sani: entrambi i genitori presentato sia l'allele dominante sano sia l'allele recessivo mutato ma entrambi trasmettono al figlio allele mutato, distintivo della patologia.

Esempi di malattie autosomiche recessive sono: la fibrosi cistica, la fenilchetonuria, l'anemia mediterranea (o talassemia) o l'albinismo.

Il figlio di due portatori sani ha una probabilità su quattro (ovvero il 25%) di ereditare l'allele mutato da entrambi i genitori e, quindi, di essere affetto dalla patologia.

Ci sono due possibilità su quattro (ovvero il 50%) che il bimbo erediti un allele mutato da un genitore ed un allele sano dall'altro: in questo caso il nuovo nato sarà anch'esso portatore sano della malattia.

Infine, c'è una probabilità su quattro (ovvero il 25%) che il bambino erediti entrambi gli alleli normali: in questo caso, non avrà la malattia e non sarà neppure portatore sano. 

Questi eventi sono del tutto casuali e le percentuali rimangono le medesime per ogni gravidanza; il sesso del nuovo nato è ininfluente sulla trasmissione della patologia ereditaria, proprio perché il gene è localizzato sui cromosomi autosomi, non legati al sesso.

Se i membri di una famiglia sono portatori sani di una patologia senza saperlo, il bambino può essere il primo a manifestare la malattia.

Vediamo, con uno schema, il meccanismo di trasmissione delle malattie autosomiche recessive: 

Il medesimo concetto può essere espresso anche in altro modo.

Ovvero, se indichiamo con “a” l’allele malato e con “A” l’allele sano ne risulta che sia la mamma che il papà sono “Aa”, dato che sono entrambi portatori sani ed il loro DNA contiene sia la copia del gene normale sia quella mutata.

Possiamo vedere quindi lo stesso concetto attraverso un semplice schema: nella prima riga sono riportate le caratteristiche genetiche di un genitore, nella prima colonna le caratteristiche genetiche dell'altro genitore; dal loro incrocio si ottengono le caratteristiche genetiche dei figli. A fianco della tabella ho riportato le relative percentuali, come illustrato nel testo.

	A	a
A	AA	Aa
a	Aa	aa

  25% AA figlio/a sano/a

  50% Aa figli/e portatori sani/e

  25% aa figlio/a malato/a

Se uno solo dei due genitori è portatore sano per una determinata patologia, la coppia non avrà figli malati. Indipendentemente da quale dei due genitori è portatore sano, la coppia avrà il 50% dei figli sani ed il 50% dei figli portatori sani. 

Ecco lo stesso concetto espresso attraverso lo schema. 

	A	a
A	AA	Aa
A	AA	Aa

  50%  AA figlio/a sano/a

  50%  Aa figli/e portatori sani/e

Quest'ultimo quadrato di Punnett è esattamente il caso proposto dalla mia lettrice:
da un matrimonio tra un individuo omozigote dominante (AA) e un altro eterozigote (Aa, ovvero portatore sano) non potranno nascere tutti figli ammalati. Nessun figlio della coppia sarà malato: affinché la malattia autosomica recessiva si manifesti l'individuo deve essere omozigote recessivo, ovvero deve aver ereditato un allele recessivo da ciascuno dei due genitori.
E con questo vi saluto ed attendo i commenti di Giulia per sapere cosa ne pensa dello svolgimento di questo esercizio.
Tania Tanfoglio

Còrea di Huntington: trasmissione di una malattia autosomica dominante

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Oggi vi parlerò della Còrea di Huntington e risponderò a una domanda di Giudy.

Eccola:
Buonasera professoressa, seguo la sua pagina web con molto interesse e la uso per i miei studi di genetica, lei è bravissima a spiegare!!! Volevo, gentilmente, una conferma su un quesito: un uomo, il cui padre è affetto da Corea e la cui moglie sana non sviluppa la malattia, in che percentuale trasmetterà  ai figli la malattia?  grazie mille
Giudy

Benvenuta sul mio blog, Giudy, e grazie per le tue belle parole. Veniamo alla tua richiesta.

La Corea di Huntington è una malattia ereditaria degenerativa che segue un meccanismo di trasmissione autosomico dominante, indipendente dal sesso della persona.
Questa patologia colpisce il sistema nervoso centrale con una progressiva distruzione dei neuroni, a livello dei gangli della base e della corteccia cerebrale.
Il paziente presenta movimenti involontari patologici, deterioramento cognitivo e alterazione del comportamento.
L’esordio avviene solitamente tra i 30 e i 50 anni ed il decorso fatale dopo 16-20 anni.

Per rispondere alla domanda, provo a riformulare il testo del problema, dando dei nomi ai protagonisti per identificarli con maggiore chiarezza.

Cesare, il cui padre Giuseppe è affetto da Corea e la cui moglie sana non sviluppa la malattia, in che percentuale trasmetterà  ai figli la malattia?
Potremmo scriverlo anche così: qual è la probabilità che la malattia venga trasmessa dal nonno ai nipoti?
Il problema è che abbiamo una sola certezza: la malattia di nonno Giuseppe. Il testo non ci dice se Cesare ha ereditato o meno la malattia. Per questo dobbiamo procedere per gradi.
Giuseppe, affetto da Còrea di Huntington, è eterozigote (Aa): l'omozigosi, infatti, è rarissima nelle malattie autosomiche dominanti; se è compatibile con la vita, solitamente, è legata a quadri clinici di estrema gravità. La moglie di Giuseppe, non manifestando segni di malattia, è certamente aa (omozigote recessiva).
Vediamo il quadrato di Punnett:

Uomo malato Aa x donna sana aa

	A	a
a	Aa	aa
a	Aa	aa

Giuseppe ha il 50% di probabilità di aver trasmesso la malattia al figlio Cesare.

Se Cesare è malato, il quadrato di Punnett risulta ancora:

Uomo malato Aa x donna sana aa

	A	a
a	Aa	aa
a	Aa	aa

Cesare ha il 50% di probabilità di trasmettere la malattia ai figli.

Ora, per rispondere alla domanda, bisogna ricorrere al calcolo delle probabilità.
Sappiamo che:

• Giuseppe ha il 50% (1/2) di probabilità di aver trasmesso la malattia al figlio Cesare 
• Cesare, a sua volta, ha il 50% (1/2) di probabilità di trasmettere la malattia ai figli

Per calcolare la probabilità che il nonno possa trasmettere la malattia ai nipoti basta fare il prodotto delle singole probabilità: 1/2 * 1/2 = 1/4 ovvero 25%.
Infatti, questa operazione matematica ci permette di rispondere a questa domanda:
Qual è la probabilità che due eventi indipendenti (Giuseppe ha trasmesso la malattia a Cesare; Cesare trasmette la malattia ai suoi figli) si verifichino contemporaneamente? La probabilità che due eventi si verifichino contemporaneamente è data dal prodotto delle singole probabilità.
Quindi 1/2 * 1/2 = 1/4, ovvero 25%

Ecco fatto!

Che ne pensi Giudy?

Tanti auguri per i tuoi studi,

Tania Tanfoglio

Nascita dei figli e calcolo della probabilità

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Oggi risolvo l'ultimo esercizio proposto da Elisa
Per leggere il post introduttivo con tutti gli esercizi che mi ha chiesto (e i link alle relative soluzioni), cliccare qui.

Dato per ipotesi che nella specie umana il rapporto tra i sessi alla nascita è 1:1 considerando due famiglie diverse A e B, ognuna con tre figli: qual è la probabilità che il terzo figlio nella famiglia A sia di sesso femminile e il secondo figlio nella famiglia B sia maschio?

Ho risolto un esercizio molto simile. Per leggerlo, basta cliccare qui.

Vediamo, invece, la soluzione di questo.

In ogni famiglia di tre figli, le combinazioni possibili sono 8:

MMM

MFF

FMF

FFM

MMF

FMM

MFM

FFF

In tutto le combinazioni possibili sono 8 (famiglia A) x 8 (famiglia B) =64

Quanti sono i favorevoli? Ovvero quelli in cui il terzo figlio nella famiglia A sia di sesso femminile e il secondo figlio nella famiglia B sia maschio.

Studiamo una famiglia per volta.

Famiglia A

MMM

MFF

FMF

FFM

MMF

FMM

MFM

FFF
I casi favorevoli nella famiglia A (terzo figlio sia femmina) sono 4 su 8 ovvero 4/8, cioè 1/2


Famiglia B

MMM
MFF
FMF
FFM
MMF
FMM
MFM
FFF
I casi favorevoli nella famiglia B (secondo figlio sia maschio) sono 4 su 8 ovvero 4/8, cioè 1/2

In conclusione: la probabilità che si verifichino entrambi gli eventi è data dal loro prodotto: 1/2*1/2=1/4.

In alternativa possiamo dire che i casi favorevoli nella famiglia A sono 4; i casi favorevoli nella famiglia B sono 4. Complessivamente le combinazioni favorevoli sono 16 (4x4) su 64 possibili.
16/64, semplificando il risultato non cambia: 1/4.

Bene Elisa: con questo ho finito!
Fammi sapere cosa ne pensi!
Ciao ed in bocca al lupo per l'esame,
Tania Tanfoglio

Allele X-linked recessivo: analisi della trasmissione in diverse linee familiari

Chiedilo a Tania

Oggi risolvo un esercizio proposto da Elisa
Per leggere il post introduttivo con tutti gli esercizi che mi ha chiesto (e i link alle relative soluzioni), cliccare qui.

In questo albero genealogico, qual è la probabilità che l'allele X-linked recessivo indicato nella generazione P arrivi in ambedue le femmine F3 della linea familiare indicata in azzurro? E se si fosse trattato di due figli maschi? Come viene, invece, ereditata la malattia nella linea familiare in nero?

Ho risolto in precedenza questo esercizio, analizzando la linea familiare verde.

Per completezza ora ho deciso di risolverle tutte, riprendendo anche la linea familiare verde!

Per chi non ha familiarità con gli l'argomento, consiglio un piccolo ripasso dei simboli utilizzati in un albero genealogico che potete leggere in questo post: Alberi genealogici: i simboli

Per seguire meglio la spiegazione consiglio di stampare l'albero genealogico e di indicare accanto a ciascun individuo i corrispondenti numeri identificativi. Ricordo che: i numeri romani indicano la generazione, i numeri arabi identificano, invece, l'individuo.

Iniziamo con un quadrato di Punnett della generazione parentale P comune a tutte le linee familiari
uomo sano XY x donna portatrice sana XX

	X	X
X	XX	XX
Y	XY	XY

La donna portatrice sana trasmette l'allele X-linked recessivo alla metà dei figli maschi (che sono quindi malati) e alla metà delle figlie femmine (che sono portatrici sane).
Dall'albero genealogico possiamo notare che questa coppia ha 4 figli: 1 figlio maschio e 3 figlie femmine. Il maschio dà origine alla linea familiare verde, le figlie femmine alle altre 3 linee familiari.

Linea familiare verde:
La probabilità che il maschio II-2 della F1 sia malato è 1/2

Il quadrato Punnett è il seguente:
uomo malato  XY x donna sana  XX

	X	X
X	XX	XX
Y	XY	XY

Il padre malato trasmette l'allele X-linked recessivo a tutte le figlie femmine (portatrici sane) e a nessun figlio maschio. Quindi, la probabilità che la femmina III-1 della F2 sia portatrice sana è del 100% (1).

Nel passaggio dalla F2 alla F3 il quadrato di Punnett è:
uomo sano XY x donna portatrice sana XX

	X	X
X	XX	XX
Y	XY	XY

La donna portatrice sana trasmette l'allele X-linked recessivo alla metà dei figli maschi (che sono quindi malati) e alla metà delle figlie femmine (che sono portatrici sane).
Quindi, la probabilità che un maschio della F3 sia malato è 1/2. 
La probabilità che lo siano entrambi (IV-1 e IV-2) è 1/2*1/2=1/4.

Ora dobbiamo fare un ultimo calcolo. Riassumendo:
La probabilità che l'allele X-linked recessivo passi dalla P alla F1 è 50% (1/2)
La probabilità che l'allele X-linked recessivo passi dalla F1 alla F2 è 100% (1)
La probabilità che l'allele X-linked recessivo passi dalla F2 alla F3 è 50% (1/2) per ciascun figlio e del 25% (1/4) se consideriamo entrambi i figli.

Quindi:
La probabilità che l'allele X-linked recessivo passi dalla P alla F3 nella linea familiare verde è: 1/2*1*1/4=1/8


Linea familiare azzurra:
La probabilità che la femmina II-3 della F1 sia portatrice sana è 1/2

Il quadrato Punnett è il seguente:
uomo sano XY x donna portatrice sana  XX

	X	X
X	XX	XX
Y	XY	XY

La madre portatrice sana trasmette l'allele X-linked recessivo a metà delle figlie femmine (portatrici sane) ed a metà dei figli maschi (malati). Quindi, la probabilità che il maschio III-5 della F2 sia malato è del 50% (1/2).

Nel passaggio dalla F2 alla F3 il quadrato di Punnett è:
uomo malato XY x donna sana XX

	X	X
X	XX	XX
Y	XY	XY

Il padre malato trasmette l'allele X-linked recessivo a tutte le figlie femmine (portatrici sane) e a nessun figlio maschio. Quindi, la probabilità che una femmina della F3 sia portatrice sana è del 100% (1). La probabilità che lo siano entrambe (IV-3 e IV-4) è 1*1=1.
Se della F3 ci fossero stati due maschi la probabilità sarebbe stata pari allo 0%.

Ora dobbiamo fare un ultimo calcolo. Riassumendo:
La probabilità che l'allele X-linked recessivo passi dalla P alla F1 è 50% (1/2)
La probabilità che l'allele X-linked recessivo passi dalla F1 alla F2 è 50% (1/2)
La probabilità che l'allele X-linked recessivo passi dalla F2 alla F3 è 100% (1) per entrambe le figlie femmine.

Quindi:
La probabilità che l'allele X-linked recessivo passi dalla P alla F3 nella linea familiare azzurra è: 1/2*1/2*1=1/4


Linea familiare rossa:
La probabilità che la femmina II-5 della F1 sia portatrice sana è 1/2

Il quadrato Punnett è il seguente:
uomo sano XY x donna portatrice sana  XX

	X	X
X	XX	XX
Y	XY	XY

La madre portatrice sana trasmette l'allele X-linked recessivo a metà delle figlie femmine (portatrici sane) ed a metà dei figli maschi (malati). Quindi, la probabilità che la femmina III-6 della F2 sia portatrice sana è del 50% (1/2).

Nel passaggio dalla F2 alla F3 il quadrato di Punnett è:

uomo sano XY x donna portatrice sana  XX

	X	X
X	XX	XX
Y	XY	XY

La madre portatrice sana trasmette l'allele X-linked recessivo a metà delle figlie femmine (portatrici sane) ed a metà dei figli maschi (malati). Quindi, la probabilità che il maschio IV-5 sia malato è del 50% (1/2).

Ora dobbiamo fare un ultimo calcolo. Riassumendo:
La probabilità che l'allele X-linked recessivo passi dalla P alla F1 è 50% (1/2)
La probabilità che l'allele X-linked recessivo passi dalla F1 alla F2 è 50% (1/2)
La probabilità che l'allele X-linked recessivo passi dalla F2 alla F3 è 50% (1/2)

Quindi:
La probabilità che l'allele X-linked recessivo passi dalla P alla F3 nella linea familiare rossa è: 1/2*1/2*1/2=1/8

Linea familiare nera:
La probabilità che la femmina II-7 della F1 sia portatrice sana è 1/2

Il quadrato Punnett è il seguente:
uomo sano XY x donna portatrice sana  XX

	X	X
X	XX	XX
Y	XY	XY

La madre portatrice sana trasmette l'allele X-linked recessivo a metà delle figlie femmine (portatrici sane) ed a metà dei figli maschi (malati). Quindi, la probabilità che la femmina III-10 della F2 sia portatrice sana è del 50% (1/2).

Nel passaggio dalla F2 alla F3 il quadrato di Punnett è:
uomo sano XY x donna portatrice sana  XX

	X	X
X	XX	XX
Y	XY	XY

La madre portatrice sana trasmette l'allele X-linked recessivo a metà delle figlie femmine (portatrici sane) ed a metà dei figli maschi (malati). Quindi, la probabilità che il maschio IV-6 sia malato è del 50% (1/2);  la probabilità che la femmina IV-7 sia portatrice sana è del 50% (1/2).
La probabilità che entrambi abbiano ereditato l'allele mutato dalla madre è: 1/2*1/2=1/4

Ora dobbiamo fare un ultimo calcolo. Riassumendo:
La probabilità che l'allele X-linked recessivo passi dalla P alla F1 è 50% (1/2)
La probabilità che l'allele X-linked recessivo passi dalla F1 alla F2 è 50% (1/2)
La probabilità che l'allele X-linked recessivo passi dalla F2 alla F3 in entrambi i figli è 25% (1/4)

Quindi:
La probabilità che l'allele X-linked recessivo passi dalla P alla F3 nella linea familiare nera è: 1/2*1/2*1/4=1/16

E anche questo lungo post è concluso :-)
Cosa ne pensi Elisa?


Per vedere tutti i post di genetica (esercizi e teoria), cliccare qui.

Se anche voi avete delle domande o delle curiosità da soddisfare leggete qui e scrivetemi!

Tania Tanfoglio

Un gene X-linked recessivo: la cecità ai colori

Chiedilo a Tania

Oggi pubblico un altro esercizio proposto Elisa, eccone il testo:

La cecità per i colori è causata da un gene recessivo x-linked. Due genitori affetti possono avere:

1. 50% maschi affetti
2. 25% femmine che vedono normalmente 
3. 25% femmine affette
4. 25% maschi che vedono normalmente

Le persone daltoniche hanno un'alterata la percezione dei colori, che può manifestarsi in forma parziale o completa, con l'incapacità di distinguere il rosso, il verde, il blu o il giallo.
Il nome della malattia deriva dal chimico inglese John Dalton che alla fine del Settecento, descrisse per primo la patologia, della quale era affetto.

Il daltonismo è una malattia genetica recessiva legata al cromosoma X; colpisce prevalentemente soggetti di sesso maschile: le donne, infatti, hanno due cromosomi X ed è molto infrequente che l'alterazione colpisca entrambi i cromosomi. Gli uomini, invece, hanno un unico cromosoma X e, se l'alterazione è presente, si manifesta anche la malattia. Un uomo trasmette il gene mutato a tutte le figlie femmine, che saranno portatrici sane della malattia. 
Il daltonismo compare nelle donne esclusivamente quando il cromosoma difettoso è trasmesso dal padre e anche dalla madre, portatrice sana del daltonismo.
Quest'ultimo è certamente il nostro caso, dato che nell'esercizio abbiamo una donna daltonica.
Se questa donna ha dei figli da un uomo daltonico, come viene trasmessa la malattia? Eccone il quadrato di Punnett:

Donna daltonica (XX) x un uomo daltonico (XY):

	X	Y
X	XX	XY
X	XX	XY

Trasmetteranno la malattia a tutti i figli maschi ed a tutte le figlie femmine. Nessuna delle risposte proposte dall'esercizio risulta, dunque, corretta. Si potrebbe, eventualmente, scegliere la risposta 1. con la seguente motivazione. 
Considerando che il totale dei figli corrisponde al 100%, questa coppia avrà il 50% di figli maschi affetti ed il 50% di figlie femmine affette. Tuttavia, senza la dovuta spiegazione, la risposta 1. può essere interpretata diversamente e, quindi, considerata scorretta o, comunque, parziale.

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• Esercizio di genetica sul daltonismo
• Un albero genealogico per il daltonismo

A presto con un altro esercizio!
Tania Tanfoglio

Malattie X-linked: trasmissione dalla madre ai figli

Chiedilo a Tania

Oggi inizio a risolvere gli esercizi che mi ha proposto Elisa. Qui potete leggere il post introduttivo. Ho deciso di partire da questo esercizio che è suddiviso in due parti.

Una donna affetta da una malattia X-linked dominante come trasmette la malattia ai figli (maschi e femmine)? In che percentuali? Può avere figli sani? In quale percentuale?

Una donna affetta da una malattia X-linked recessiva come trasmette la malattia ai figli (maschi e femmine)? In che percentuali? Può avere figli sani? In quale percentuale?

Prima di tutto, una precisazione importante: il genitore che non viene preso in considerazione nella consegna (in questo caso il padre) deve sempre essere considerato sano.

Malattia X-linked dominante:
Una donna affetta è XX (indico con il colore rosso, il cromosoma affetto dalla mutazione). 
Facciamo il quadrato di Punnett:

XX x XY

	X	Y
X	XX	XY
X	XX	XY

Quindi: una donna affetta da una malattia X-linked dominante trasmette la malattia al 50% dei suoi figli maschi ed al 50% delle sue figlie femmine.

Il rachitismo resistente alla vitamina D è un empio di malattia X-linked dominante.

Malattia X-linked recessiva:
Una donna affetta è XX (indico con il colore rosso, il cromosoma affetto dalla mutazione). 
Facciamo il quadrato di Punnett:

XX x XY

	X	Y
X	XX	XY
X	XX	XY

Quindi: una donna affetta da una malattia X-linked recessiva trasmette la malattia a tutti i figli maschi. Le figlie femmine, invece, saranno tutte portatrici sane della malattia.
Esempi di malattie X-linked recessiva sono: emofilia, il daltonismo e la distrofia muscolare di Duchenne.

Per la verità Elisa era già riuscita a risolvere gran parte di questo esercizio: ho deciso di postarne comunque la soluzione per dare una rappresentazione grafica che chiarisse meglio i meccanismi di trasmissione a tutti i miei lettori! Che ne dici Elisa, ho chiarito i dubbi riguardo alla trasmissione recessiva?
A presto con un altro esercizio!
Tania Tanfoglio