2)patologia molecolare

PATOLOGIA PATOLOGIA MOLECOLAREMOLECOLARE

PATOLOGIA PATOLOGIA MOLECOLAREMOLECOLARE

EVOLUZIONE DEL CONCETTO DI EVOLUZIONE DEL CONCETTO DI PATOLOGIAPATOLOGIA

PATOLOGIA DEL PATOLOGIA DEL DNADNA

PATOLOGIA DEL PATOLOGIA DEL RNARNA

PATOLOGIA DELLE PATOLOGIA DELLE PROTEINEPROTEINE

PATOLOGIA DEGLI PATOLOGIA DEGLI ZUCCHERIZUCCHERI

PATOLOGIA DEI PATOLOGIA DEI LIPIDILIPIDI

Evoluzione dello studio della Evoluzione dello studio della patologiapatologia

PATOLOGIA D’ ORGANOPATOLOGIA D’ ORGANO

↓↓

PATOLOGIA CELLULAREPATOLOGIA CELLULARE

↓↓

PATOLOGIA METABOLICAPATOLOGIA METABOLICA

↓↓

PATOLOGIA SUBCELLULAREPATOLOGIA SUBCELLULARE

↓↓

PATOLOGIA MOLECOLAREPATOLOGIA MOLECOLARE

↓ ↓

““DALLA MOLECOLA AL SINTOMO”DALLA MOLECOLA AL SINTOMO”

Patologia molecolare: finalità e metodiPatologia molecolare: finalità e metodi

Correlazione: Correlazione: Struttura – FunzioneStruttura – Funzione

Interazione: Interazione: Ambiente – GenomaAmbiente – Genoma

Metodi:Metodi:1)1) Genomica (Farmacogenomica, Nutrigenomica, etc)Genomica (Farmacogenomica, Nutrigenomica, etc)

2)2) Postgenomica e ProteomicaPostgenomica e Proteomica

Patologia molecolare: oggetti di studioPatologia molecolare: oggetti di studio

Molecole BiologicheMolecole Biologiche Strutture sopramolecolariStrutture sopramolecolari

Acidi nucleiciAcidi nucleici MembraneMembrane

ProteineProteine MitocondriMitocondri

LipidiLipidi Cromatina e cromosomiCromatina e cromosomi

ZuccheriZuccheri RibosomiRibosomi

Ioni e metalliIoni e metalli CitosolCitosol

CitoscheletroCitoscheletro

Patologia del DNAPatologia del DNAAlterazioni e meccanismiAlterazioni e meccanismi ConseguenzeConseguenze

RotturaRottura (siti fragili, sequenze ripetitive) (siti fragili, sequenze ripetitive)- Per ossidazione (radicali perossidi)Per ossidazione (radicali perossidi)- Per idrolisi (DNA-asi, endonucleasi)Per idrolisi (DNA-asi, endonucleasi)

DelezioniDelezioni

InversioniInversioni

TraslocazioniTraslocazioni

Frammentazione apoptotica o necroticaFrammentazione apoptotica o necrotica

Mutazioni in geni codificantiMutazioni in geni codificanti- MissenseMissense- NonsenseNonsense- SilentiSilenti

- Alterazioni SplicingAlterazioni Splicing

Alterazione sequenza aaAlterazione sequenza aa Introduzione codoni stopIntroduzione codoni stop Sostituzione con codoni equivalenti Sostituzione con codoni equivalenti

Alterazione nell’eliminazione degli introni e nelle isoformeAlterazione nell’eliminazione degli introni e nelle isoforme

Introduzione di nuove sequenzeIntroduzione di nuove sequenze- Mutagenesi inserzionaleMutagenesi inserzionale- Amplificazione genicaAmplificazione genica- TransfezioneTransfezione

- A seconda della sequenza introdotta- A seconda della sequenza introdotta

Altri meccanismiAltri meccanismi- Alterato stato di metilazioneAlterato stato di metilazione- “ “Parental imprinting”Parental imprinting”

- Alterazione regolazione trascrizionale- Alterazione regolazione trascrizionale

Patologia del DNAPatologia del DNA

BersaglioBersaglio EffettoEffettoPromoterPromoter Inattivo, debole, forte, inappropriatezza Inattivo, debole, forte, inappropriatezza

funzionale (specificità tissutale etc.)funzionale (specificità tissutale etc.)

EnhancerEnhancer

SilencerSilencer

Inattivo, debole, forte, inappropriatezza Inattivo, debole, forte, inappropriatezza funzionale (specificità tissutale etc.)funzionale (specificità tissutale etc.)

Sequenze ripetitiveSequenze ripetitive Deregolazione trascrizionaleDeregolazione trascrizionale

Riduzione stabilità cromosomica (satelliti)Riduzione stabilità cromosomica (satelliti)

EsoniEsoni Inattivazione, delezione, deregolazioneInattivazione, delezione, deregolazione

Patologia molecolare di RNA e proteinePatologia molecolare di RNA e proteine

IntroniIntroni Alterazioni splicingAlterazioni splicing

Patologia molecolare di proteinePatologia molecolare di proteine

DNA non nucleareDNA non nucleare Alterazione organuli (mitocondri)Alterazione organuli (mitocondri)

SatellitiSatelliti: x.10: x.1033 integrità fisica di telomeri, centromero integrità fisica di telomeri, centromero

MinisatellitiMinisatelliti: sequenze sparse anche lunghe: sequenze sparse anche lunghe

MicrosatellitiMicrosatelliti: 3-100bp ripetute per decine di volte: 3-100bp ripetute per decine di volte

SINEsSINEs:: < 7000bp (< 7000bp (AluAlu 300bp x 5.10 300bp x 5.105 5 con specificità) con specificità)

familiarefamiliare → medicina forense→ medicina forense))

LINEsLINEs:: < 7000bp< 7000bp

Patologia del DNA: sequenze ripetitivePatologia del DNA: sequenze ripetitive

Coinvolti nell’espressione genica a seconda della struttura e

posizione

Residui evoluzione o infezioni coinvolti nell’espressione genica e nel mantenimento dell’integrità strutturale (siti fragili)

Patologia del DNA: sequenze ripetitivePatologia del DNA: sequenze ripetitiveMalattiaMalattia LocusLocus Sequenza ripetitivaSequenza ripetitiva NoteNote

Variante Emofilia AVariante Emofilia A XqXq Negli esoni del gene per il Negli esoni del gene per il fattore VIIIfattore VIII

Inserimento Inserimento STOPSTOP

Neurofibromatosi Tipo INeurofibromatosi Tipo I 17q17q Negli introni del gene NF1Negli introni del gene NF1 Alterazione splicingAlterazione splicing

Progressione maligna dei tumoriProgressione maligna dei tumori 11p11p Negli introni del gene H-ras-1Negli introni del gene H-ras-1 Effetto doseEffetto dose

Variante deficit colinesterasiVariante deficit colinesterasi 3q26.23q26.2 Negli esoni del gene per la Negli esoni del gene per la pseudocolinesterasipseudocolinesterasi

Inserimento Inserimento STOPSTOP

Progressione maligna K. colon ereditario Progressione maligna K. colon ereditario non–poliposico (HNPCC)non–poliposico (HNPCC)

2p2p Sequenza dinucleotidica negli Sequenza dinucleotidica negli introni dei geni MLH-1, MSH-introni dei geni MLH-1, MSH-2, MSH-6, PMS-1, PMS-62, MSH-6, PMS-1, PMS-6

Mancata espressione geniMancata espressione geni

Atrofia muscolare spino-bulbareAtrofia muscolare spino-bulbare Xq21.3Xq21.3 Sequenza trinucleotidica nel Sequenza trinucleotidica nel gene per il recettore gene per il recettore androgenicoandrogenico

Fino al doppio delle Fino al doppio delle sequenze ripetitivesequenze ripetitive

Sindrome dell’X fragile (ritardo mentale Sindrome dell’X fragile (ritardo mentale familiare)familiare)

Xq27.3Xq27.3 Sequenza trinucleotidica negli Sequenza trinucleotidica negli introni del gene FMR-1introni del gene FMR-1

Normale: 6-54 seq.Normale: 6-54 seq.

Patologia: 50-150 seq.Patologia: 50-150 seq.

Miodistrofia miotonicaMiodistrofia miotonica 19q13.319q13.3 Sequenza trinucleotidica nel Sequenza trinucleotidica nel gene per la chinasi muscolare gene per la chinasi muscolare cAMP-dipendentecAMP-dipendente



Atassia spinocerebellareAtassia spinocerebellare 6p246p24 Sequenza trinucleotidica nel Sequenza trinucleotidica nel gene per l’atassinagene per l’atassina



Malattia di HuntingtonMalattia di Huntington 4p16.34p16.3 Sequenza trinucleotidica nel Sequenza trinucleotidica nel gene per l’huntingtinagene per l’huntingtina



Amplificazione introniAmplificazione introni


a)a)inserimento negli inserimento negli esoniesoni ↓↓

STOPSTOP

b) inserimento negli b) inserimento negli introniintroni ↓↓

alterazione regolazione trascrizione, alterazione regolazione trascrizione, mantenimento integrità e splicingmantenimento integrità e splicing


Amplificazione Amplificazione anticipazione genicaanticipazione genica

Amplificazione Amplificazione mutazione dinamica con le generazionimutazione dinamica con le generazioni

↓↓> gravità> gravità

Patologia del DNA: retroelementiPatologia del DNA: retroelementi

Retrovirus esogeni

Retrovirus endogeni

Retrotrasposoni

Pseudogeni

Ruolo regolatorio

Persistenza

RT

Regolazione da proteine citoplasmaticheRegolazione da proteine citoplasmatiche Mutazioni specificheMutazioni specifiche

Patologia del DNA mitocondrialePatologia del DNA mitocondriale

FunzioneFunzione

Invecchiamento cellulareInvecchiamento cellulare

Mantenimento del genoma e Mantenimento del genoma e riparazione del DNAriparazione del DNA

Fattori genetici

(MMR)

Patologia del DNA: alterazione meccanismi Patologia del DNA: alterazione meccanismi di riparazione di riparazione sindromi familiari sindromi familiari

SindromeSindrome Meccanismo Meccanismo riparativo alteratoriparativo alterato

MutazioneMutazione PatologiaPatologia

Xeroderma Pigmentosum XPXeroderma Pigmentosum XP NER e TCRNER e TCR PuntiformiPuntiformi Ca epitelio da UVCa epitelio da UV

S. di CockayneS. di Cockayne TCRTCR PuntiformiPuntiformi --

TricodistrofiaTricodistrofia NER e TCRNER e TCR PuntiformiPuntiformi --

Atassia Teleangectasica ATAtassia Teleangectasica AT Rip. doppie rottureRip. doppie rotture Aberr. cromosomicheAberr. cromosomiche LinfomiLinfomi

Simil ATSimil AT Rip. doppie rottureRip. doppie rotture Aberr. cromosomicheAberr. cromosomiche LinfomiLinfomi

S. NiemegenS. Niemegen Rip. doppie rottureRip. doppie rotture Aberr. cromosomicheAberr. cromosomiche LinfomiLinfomi

BRCA1 e BRCA2BRCA1 e BRCA2 HRHR Aberr. cromosomicheAberr. cromosomiche Ca mammella e ovaioCa mammella e ovaio

S. di WernerS. di Werner HR e TLSHR e TLS Aberr. cromosomicheAberr. cromosomiche Invecchiamento e neoplasieInvecchiamento e neoplasie

S. di BloomS. di Bloom HRHR Aberr. cromosomicheAberr. cromosomiche Invecchiamento, leucemie,Invecchiamento, leucemie,……

S. di Rothmund-ThomsonS. di Rothmund-Thomson HRHR Aberr. cromosomicheAberr. cromosomiche OsteosarcomiOsteosarcomi

Deficit ligasi VIDeficit ligasi VI EJ EJ Alt. ricombinazioneAlt. ricombinazione LeucemieLeucemie

HNPCCHNPCC MMRMMR PuntiformiPuntiformi Ca colon-rettoCa colon-retto

Variante di XPVariante di XP TLSTLS PuntiformiPuntiformi Ca epitelio da UVCa epitelio da UV

N.B. N.B. siti fragili (specie oncosoppressori) + errori riparazione siti fragili (specie oncosoppressori) + errori riparazione rischio neoplasie rischio neoplasie

Patologia del RNAPatologia del RNA

hnRNAhnRNA mRNAmRNAsplicingsplicing

tRNAtRNA

rRNArRNA

ribozimiribozimi

RNA Pol II

RNA Pol II

RNA Pol I

RNA Pol I

RNA Pol III

RNA Pol III

Alterazioni:Alterazioni:a)a) Assenza trascrittoAssenza trascritto (delezioni, STOP, instabilità) (delezioni, STOP, instabilità)b)b) MutazioniMutazioni (siti cruciali, splicing, immaturità, instabilità) (siti cruciali, splicing, immaturità, instabilità)c)c) Errori di trascrizioneErrori di trascrizione (occasionali (occasionali →→ scarsa rilevanza) scarsa rilevanza)

Mutazioni costitutive Mutazioni costitutive

miRNA miRNA (codificati da circa 1000 geni, (codificati da circa 1000 geni, modulazione traduzione, emivita)modulazione traduzione, emivita)

Patologia del RNAPatologia del RNA

(vengono tagliati da complessi enzimatici specifici: DROSHA+DICER)

> 3000 malattie> 3000 malattie ereditarie con mutazioni ereditarie con mutazioni geniche e proteine alterategeniche e proteine alterate

Moltissime altre patologie derivanti dalla Moltissime altre patologie derivanti dalla interazione interazione SNPs (2x10SNPs (2x1066) – ambiente) – ambiente

≠ ≠ varianti genetiche → ≠/= patogenesi → varianti genetiche → ≠/= patogenesi → stessa affezione stessa affezione

Patologia delle proteinePatologia delle proteine



Alterazioni:Alterazioni:

- del gene codificantedel gene codificante- della trascrizionedella trascrizione- dello splicingdello splicing- della traduzionedella traduzione

Patologia delle proteine: alterazioni Patologia delle proteine: alterazioni del gene codificantedel gene codificante

Alterazione DNAAlterazione DNA ProteinaProteina

Gene assenteGene assente AssenteAssente

Micro-macrodelezioniMicro-macrodelezioni Troncata/assenteTroncata/assente

Introduzione STOP trasc.Introduzione STOP trasc. Troncata/assenteTroncata/assente

Perdita STOP trasc.Perdita STOP trasc. Abnorme Abnorme → disfunzione→ disfunzione

Mutazioni puntiformiMutazioni puntiformi

Sostituzione aaSostituzione aa AlterataAlterata

Introduzione STOP trad.Introduzione STOP trad. Troncata/assenteTroncata/assente

Perdita STOP trad.Perdita STOP trad. Abnorme Abnorme → disfunzione→ disfunzione

InserzioniInserzioni

Di basiDi basi Frame-shift Frame-shift → non sense→ non sense

Sequenze ripetitive esoniSequenze ripetitive esoni Abnorme Abnorme → disfunzione→ disfunzione

- No patologiaNo patologia- suscettibilità a patologiesuscettibilità a patologie- Patologie (An. falciforme, S. Patologie (An. falciforme, S. emorragica, Osteog. imperfetta, …)emorragica, Osteog. imperfetta, …)

UUA (leu) UUA (leu) → UAA (stop)→ UAA (stop) UUG (leu) → UAG (stop)UUG (leu) → UAG (stop) UCA (ser) → UGA (stop)UCA (ser) → UGA (stop)- Patologie (Distrofia)- Patologie (Distrofia)

Patologia delle proteine: alterazioni Patologia delle proteine: alterazioni della trascrizionedella trascrizione

- Alterazione sequenze regolatriciAlterazione sequenze regolatrici- Start improprioStart improprio- Stop improprioStop improprio- Alterati fattori di trascrizione Alterati fattori di trascrizione →→(RNA-pol II (RNA-pol II ))- Errori RNA-polimerasi IIErrori RNA-polimerasi II

Introduzione siti impropriIntroduzione siti impropri

Perdita sitiPerdita siti

Alterazione proteine regolatrici Alterazione proteine regolatrici

alterazione distribuzione isoformealterazione distribuzione isoforme

Alterazioni spliceosomaAlterazioni spliceosoma

Patologia delle proteine: alterazioni Patologia delle proteine: alterazioni dello splicingdello splicing

Errori accoppiamento codon/anticodonErrori accoppiamento codon/anticodon

(se disaccoppiamento costante (se disaccoppiamento costante )) Alterazioni “secondo codice genetico”Alterazioni “secondo codice genetico”

(accoppiamento aa-tRNA)(accoppiamento aa-tRNA) Alterazioni ribosomiAlterazioni ribosomi Alterazioni della “macchina” sintesi proteicaAlterazioni della “macchina” sintesi proteica STOP inopportuniSTOP inopportuni

Patologia delle proteine: alterazioni Patologia delle proteine: alterazioni della traduzionedella traduzione

Ripiegamento (folding)Ripiegamento (folding)

Interazione con altri peptidi (PrP, Interazione con altri peptidi (PrP, ββ-fibrille)-fibrille)

GlicosilazioneGlicosilazioneAccumulo compartimentaleAccumulo compartimentale

IdrossilazioneIdrossilazione

FosforilazioneFosforilazione

Legami con lipidi (prenilazione)Legami con lipidi (prenilazione)

ProteolisiProteolisi

OssidazioneOssidazione

Interazione con altre molecole (trasduzione)Interazione con altre molecole (trasduzione)

Patologia delle proteine: alterazioni Patologia delle proteine: alterazioni post-traduzionalipost-traduzionali

Struttura, pH, T°, forza ionicaStruttura, pH, T°, forza ionica

Foldasi, chaperonine,… (oggetto di mutazioni)Foldasi, chaperonine,… (oggetto di mutazioni)

precursoreprecursore→peptide definitivo→peptide definitivoa)a) mutazioni sito d’attacco proteoliticomutazioni sito d’attacco proteoliticob)b) alterazioni proteasi (ICEalterazioni proteasi (ICE↓IL-2)↓IL-2)

Alterazioni regioni cerniera, …Alterazioni regioni cerniera, …

Patologia delle proteine: Patologia delle proteine: patogenesi molecolarepatogenesi molecolare

Proteina Proteina alterataalterata

FunzioneFunzione: : //

AccumuloAccumulosovvertimento architetturasovvertimento architetturasofferenza cell.sofferenza cell.mortemorte- Cirrosi (amorfe od organizzate, prealbumina, HBV, - Cirrosi (amorfe od organizzate, prealbumina, HBV, αα11-antitrips.)-antitrips.)- Degenerazione neuronale Degenerazione neuronale prot. Membrana: prot. Membrana: Pre-Alzheimer MutazioniPre-Alzheimer Mutazioniaccumuloaccumulomortemorteplaccheplacche

Pre-PrioniPre-Prioni

R.E.R.E.-Plasmacellule (mieloma)Plasmacellule (mieloma) Corpi di RusselCorpi di Russel

escrezione prot. Bence Jonesescrezione prot. Bence JonesAmiloidosi sistemicaAmiloidosi sistemica

-Eritrociti (-Eritrociti (ββ--talassemie)talassemie)accumulo accumulo αα-globina-globinaemocateresiemocateresi-Extracellulare: proteine abnormi-Extracellulare: proteine abnormisecrezionesecrezionepolimerizzazionepolimerizzazione ββ-fibrille-fibrille

TossicitàTossicità: diretta o indiretta per localizzazione impropria: diretta o indiretta per localizzazione impropriaa) p53*-p53 a) p53*-p53 segregazione nel nucleo segregazione nel nucleob) Recettori, canali b) Recettori, canali Assenza, disfunzione Assenza, disfunzione

Patologia delle proteine: patogenesi Patologia delle proteine: patogenesi da accumulo molecolare da accumulo molecolare ββ-fibrille-fibrille

SIndromeSIndrome Costituzione Costituzione ββ-fibrille-fibrille

SistemicheSistemiche

Amiloidosi primaria sistemicaAmiloidosi primaria sistemica Catene leggere IgCatene leggere Ig

Amiloidosi secondaria sistemicaAmiloidosi secondaria sistemica Frammenti amiloide sierica SSAFrammenti amiloide sierica SSA

Febbre mediterranea familiareFebbre mediterranea familiare Frammenti amiloide sierica SSAFrammenti amiloide sierica SSA

Polineuropatia amiloidosica fam. tipo 1Polineuropatia amiloidosica fam. tipo 1 Transtiretina mutataTranstiretina mutata

Amiloidosi sistemica senileAmiloidosi sistemica senile Transtiretina normaleTranstiretina normale

Polineuropatia amiloidosica fam. tipo 2Polineuropatia amiloidosica fam. tipo 2 Frammenti apolipoproteina A-1Frammenti apolipoproteina A-1

Amiloidosi dializzatiAmiloidosi dializzati ββ22-Microglobulina-Microglobulina

Amiloidosi ereditaria finlandeseAmiloidosi ereditaria finlandese Frammenti gelsolina secretaFrammenti gelsolina secreta

Amiloidosi lisozimicaAmiloidosi lisozimica Lisozima mutatoLisozima mutato

Amiloidosi insulinicaAmiloidosi insulinica Accumuli insulinaAccumuli insulina

Amiloidosi del fobrinogenoAmiloidosi del fobrinogeno Variante catena Variante catena αα fibrinogeno fibrinogeno

Organo-specificheOrgano-specifiche

M. di AlzheimerM. di Alzheimer ββ-amiloide-amiloide

Encefalopatie spongiformiEncefalopatie spongiformi Proteina prionica e frammentiProteina prionica e frammenti

Amiloidosi in emorragia cerebr. ereditariaAmiloidosi in emorragia cerebr. ereditaria ββ-amiloide o cistatina C-amiloide o cistatina C

Amiloidosi nel diabete tipo IIAmiloidosi nel diabete tipo II Amilina pancreaticaAmilina pancreatica

Amiloidosi in ca. midollare tiroideAmiloidosi in ca. midollare tiroide ProcalcitoninaProcalcitonina

Amiloidosi atrialeAmiloidosi atriale Ormone natriureticoOrmone natriuretico

Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo - dalla molecola al sintomo - HbHb

- superficie- superficie


Anemia FalciformeAnemia Falciforme

Mutazione gluMutazione gluval (HbS)val (HbS)

Interazione con altra catena Interazione con altra catena ββ

(bassa pO(bassa pO22)polimerizzazione)polimerizzazione

- Sito attivo- Sito attivo

- Folding- Folding

- Interaz. tra - Interaz. tra le subunitàle subunità

- Talassemie- Talassemie


- hishis→→tyr tyr stabilizzazione Fe stabilizzazione Fe++++++ (metaemoglobina HbM) (solo eterozigosi) (metaemoglobina HbM) (solo eterozigosi)

- mutazioni puntiformimutazioni puntiformi→aa con →aa con ≠ rigidità≠ rigidità→alter. flessibilità→≠affinità per O→alter. flessibilità→≠affinità per O22

- mutazioni puntiformi→alter. struttura quat.→modific. allosteriche→≠affinità per Omutazioni puntiformi→alter. struttura quat.→modific. allosteriche→≠affinità per O22

Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – Recettori Recettori

Alterazioni (geniche o proteiche) : Alterazioni (geniche o proteiche) :

Guadagno funzionaleGuadagno funzionale

Perdita funzionalePerdita funzionale

Recettore a 7 domini associato a proteine G Recettore citosolico-nucleare con sito DNA-binding

Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomodalla molecola al sintomo –– Recettori per LDLRecettori per LDL- Proteine transmembrana legame internalizzazione

Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomodalla molecola al sintomo –– Resistenza agli ormoniResistenza agli ormoni

Cause e meccanismiCause e meccanismi Alcune patologieAlcune patologie

Assenza della proteina Assenza della proteina recettorialerecettoriale

FemminilizzazioneFemminilizzazione (recettore androgeni- S. di Morris) (recettore androgeni- S. di Morris)

Rachitismo tipo II (recettore vit.D)Rachitismo tipo II (recettore vit.D)

Diabete insipidoDiabete insipido (recettore per ADH) (recettore per ADH)

Mutazioni inattivanti il Mutazioni inattivanti il recettorerecettore

Diabete mellito insulino resistenteDiabete mellito insulino resistente (recettore insulina) (recettore insulina)

Diabete insipidoDiabete insipido (recettore ADH) (recettore ADH)

Alterazioni post-traduzionali Alterazioni post-traduzionali del recettore (proteasi, del recettore (proteasi, glicosilazione, prenilazione,glicosilazione, prenilazione,…)…)

Resistenza androgeneticaResistenza androgenetica

Resistenza all’insulinaResistenza all’insulina

Diabete insipidoDiabete insipido

Mutazione/assenza proteine Mutazione/assenza proteine vie di trasduzionevie di trasduzione

Ipotiroidismo genetico (proteina G associata al TSHR)Ipotiroidismo genetico (proteina G associata al TSHR)

Iposurrenalismo genetico (proteina G associata al ACTHR)Iposurrenalismo genetico (proteina G associata al ACTHR)

Mutazione/assenza effettoriMutazione/assenza effettori Mutazioni adenil-ciclasiMutazioni adenil-ciclasi

Mutazioni PLCMutazioni PLC

Mutazioni chinasi cAMP-dipendente (Mutazioni chinasi cAMP-dipendente (diabete insipidodiabete insipido,..),..)

Mutazioni bersagli finaliMutazioni bersagli finali Diabete mellito insulino resistenteDiabete mellito insulino resistente (mutazioni GLUT) (mutazioni GLUT)

Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomodalla molecola al sintomo –– Guadagno recettorialeGuadagno recettoriale

TSHR

Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomodalla molecola al sintomo –– Spill-overSpill-over

““traboccamento ormonale”traboccamento ormonale”

Ormone in Ormone in eccessoeccesso

PatologiaPatologia Recettore Recettore improprioimproprio

EffettiEffetti

IGF-1/IGF-2IGF-1/IGF-2 Epatomi, ca. polmonare e intestinale…Epatomi, ca. polmonare e intestinale… InsulinaInsulina Ipoglicemia, Ipoglicemia, accrescimento patrologicoaccrescimento patrologico

HCGHCG Mola vescicolare, corionepiteliomaMola vescicolare, corionepitelioma TSHTSH TireotossicosiTireotossicosi

ACTHACTH Adenomi ipofisi, ca. polmonari…Adenomi ipofisi, ca. polmonari… MSHMSH IperpigmentazioneIperpigmentazione

CortisoloCortisolo Cushing, iperplasie surrenalicheCushing, iperplasie surrenaliche AldosteroneAldosterone IpertensioneIpertensione

GHGH Gigantismo, acromegaliaGigantismo, acromegalia ProlattinaProlattina Sterilità, amenorreaSterilità, amenorrea

TSHTSH Adenoma ipofisarioAdenoma ipofisario FSH/LHFSH/LH Pubertà precocePubertà precoce

OssitocinaOssitocina Gravidanza, iatrogenoGravidanza, iatrogeno BarocettoriBarocettori Ipertensione gravidicaIpertensione gravidica

Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomodalla molecola al sintomo –– uso improprio uso improprio

del recettore da parte di agenti infettividel recettore da parte di agenti infettivi

Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – Canali di trasportoCanali di trasportoRegolazioneRegolazione AlterazioniAlterazioni

Ligando esterno (Ach)Ligando esterno (Ach) Ligando improprio - Ligando improprio - Ligando interno (cGMP)Ligando interno (cGMP) Ligando improprio - Ligando improprio - PotenzialePotenziale Alterazione sensibilità alle variazioni - Alterazione sensibilità alle variazioni - StiramentoStiramento Mancata attivazione - Mancata attivazione - Fosfo/defosforilazioneFosfo/defosforilazione Perdita residuo interessato – no modulazionePerdita residuo interessato – no modulazioneInterazione con altre proteine (G)Interazione con altre proteine (G) - -

Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – Canali ioniciCanali ionici

Alterazioni: Alterazioni: -- trasporto trasporto

Na+

K+

Ca++

Diverse condizioni Diverse isoforme tessuto specifiche

Miopatie miotoniche

Epilessia

Distrofiche (↓preatt.→iposensibilità)

Non distrofiche Paralisi periodica iperKMiotoniaParamiotonia

Q-T lungo (→ aritmie cardiache)Sordità (canali cellule cocleari)AtassiaEpilessiaIpotensione familiare (nel tubulo collettore, blocco trasp. elettroneutri)

Recettore sensibile al potenziale (recettore per la ryanodina)

Recettore dei ligandi intra/extracell

Membrana citoplasmaticaReticolo sarcoplasmatico

Paralisi periodica ipocaliemicaEmicrania emiplegica familiareAtassia spino-cerebellare 6

Ipertermia malignaMiopatia central-core

Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – Canali ABCCanali ABC

48 diversi recettori16 coinvolti in patologie


TrasportatoreTrasportatore Molecole trasportateMolecole trasportate PatologiaPatologia

ABCA1ABCA1 Colesterolo, lipidiColesterolo, lipidi M. di TangerM. di Tanger

ABCA4ABCA4 Fosfolipidi retiniciFosfolipidi retinici Distrofia muscolare, Retinite Distrofia muscolare, Retinite pigmentosapigmentosa

ABCB1ABCB1 Metaboliti steroidiMetaboliti steroidi Resistenza ai farmaciResistenza ai farmaci

ABCB3ABCB3 Peptidi AgPeptidi Ag ImmunodeficienzaImmunodeficienza

ABCB7ABCB7 Fe e cotrasporto Fe/SFe e cotrasporto Fe/S Anemia sideropenica e atassiaAnemia sideropenica e atassia

ABCB11ABCB11 Sali biliariSali biliari Colestasi intraepatica progressivaColestasi intraepatica progressiva

ABCC1 (MRP1)ABCC1 (MRP1) Coniugati anionici, con ac. glucur., glutationeConiugati anionici, con ac. glucur., glutatione Resistenza ai farmaciResistenza ai farmaci

ABCC2ABCC2 Coniugati con ac. glucur., glutationeConiugati con ac. glucur., glutatione Variante ittero Dubin-JohnsonVariante ittero Dubin-Johnson

ABCC6ABCC6 PeptidiPeptidi Pseudoxantoma elasticoPseudoxantoma elastico

ABCC7 (CFTR)ABCC7 (CFTR) Cloro, anioni, GSHCloro, anioni, GSH Fibrosi cisticaFibrosi cistica

ABCC8ABCC8 GlucosioGlucosio Ipoglicemia iperinsulinemicaIpoglicemia iperinsulinemica

ABCD1ABCD1 Ac. grassi a lunga catena (perossisomi)Ac. grassi a lunga catena (perossisomi) AdrenoleucodistrofiaAdrenoleucodistrofia

ABCD5ABCD5 Lipidi sterolici vegetaliLipidi sterolici vegetali FitosterolemiaFitosterolemia

ABCG8ABCG8 Lipidi sterolici vegetaliLipidi sterolici vegetali FitosterolemiaFitosterolemia


ABCC1/MRP1ABCC1/MRP1

N.B. Amplificato (HSR) in molti tumoriN.B. Amplificato (HSR) in molti tumori


ABCC7/CFTR (fibrosi cistica)ABCC7/CFTR (fibrosi cistica)

Escrezione Cl-

Movimenti ionici Na+ e H2O sangue→lume

Densità secrezioni


ABCB3 /trasportatore AgABCB3 /trasportatore Ag


GLUT1-7 trasportatori glucosioGLUT1-7 trasportatori glucosio

-Diversa distribuzione nei tessuti- GLUT1 e 4 in adipociti, muscolo, fegato- GLUT2 in pancreas (anche sensore)

- Modulabilità dall’insulina


Pompe ionichePompe ioniche

-Assenza o non funzionalità-Alterata regolazione (per. Es. porzione responsiva alla digitale)-Alterata regolazione distrettuale/tissutale-Alterata localizzazione sulla cellula (rene policistico)


Pompe per l’omeostasi dei metalliPompe per l’omeostasi dei metalli

-Malattia di Menkes (alterato trasporto al polo basale dell’enterocita) Cu++-Malattia di Wilson (varianti con ceruplasmina normale) Cu++-Acrodermatite ereditaria (Zn)-Emocromatosi ereditaria

Proteina condivisaper ≠ metalli

Proteina specifica


Recettori per lipidi - HDLRecettori per lipidi - HDL

Malattia di Tangier


Trasportatori elettroneutriTrasportatori elettroneutri

-Regolazione assorbimento Na+ → volemia→pressione-I più conosciuti sono i cotrasportatori Na+/Cl-

-Particolare: cotrasportatore Na+/I- tireocitario

Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – EnzimiEnzimi

-Ridondanza [basale] manifestazione clinica in omozigosi (deficit >50%) (proporzionale al deficit enzimatico anche come precocità )

LocaliPrecursori

Sistemici (diffusibilità)Ipofunzione

Prodotti


≠ enzimi

≠ tappe metaboliche

≠ subunità in un complesso

Mucopolisaccaridosi

Gangliosidosi


-Deficit tessuto specifici M. di Fabry variante cardiaca (mancanza α-galattosidasi A)

Cofattori comuni Subunità comuni

Deficit enzimatico multiplo

Tappa post-traduzionale comune mancato assemblaggio organulo

Patologia speciale delle proteine:Patologia speciale delle proteine:dalla molecola al sintomo – dalla molecola al sintomo – CitoscheletroCitoscheletro

Distrofina: STOP (≈ 5’- M. di Duchenne)numerose isoforme per splicing →mutazioni: Traslocazioni

Verso il 3’ (M. di Becker)

Mutazione sito di glicosilazione (α1-antitripsina)Intracellulare:

Alterazione proteine rabno progressione R.E.→Golgi

Glicosilazione patologica

Glicosil-transferasiExtracellulare:

[glucosio]diffusioneglicosilazione non enzimatica (microangiopatia diabetica, Hb glicosilata)

Assenza enzimi glicosilantiaccumulo compartimentale

Patologia degli zuccheriPatologia degli zuccheri

Alterata dislocazione (esposizione in membrana)Alterata glicosilazione: ≠ funzione (perdita ancoraggio alla membrana)

funzione (anche valenza come Ag)

Stimolo infiammatorio cronico tramite RAGE

Patologia dei lipidiPatologia dei lipidi

Variazioni quantitativeAlterazioni proprietà fondamentali membrane

Variazioni qualitative

Lipoperossidazione(perossidi)

Substrato metabolico

Substrato energetico

Costituzione membrane

Sistema aggancioad altre molecole(prenilazione)

Messaggeri secondari

Ormoni

Mediatori

Colesterolo rigidità scambi fino alla necrosi (endotelioaterosclerosiitrombosi)

>20 atomi Saturazione

Fosfolipidi fluidità Metilazione Polinsaturazione <17atomi

rigidità

fluidità

- Prostaglandine- Lipoperossidi- DAG, IP3- Metabolismo cerebrale

Alterazione permeabilità Ca++ necrosi

Patologia dei lipidi: membranePatologia dei lipidi: membrane

Patologia dei lipidi: prenilazionePatologia dei lipidi: prenilazione

Patologia molecolare:Patologia molecolare:ConclusioniConclusioni

Associazioni: molecole patologie/sintomimolecole suscettibilità a noxae patogeneSNPs variabilità individuale

Patologia molecolare:Patologia molecolare:Letture consigliateLetture consigliate

Pontieri “Patologia Generale” Piccin Nuova Libraria S.p.A.

Robbins “Le basi patologiche delle malattie” 7.a Ed. Elsevier Italia

Correzione dei difetti genetici Correzione dei difetti genetici tramite complementazionetramite complementazione

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2)patologia molecolare