Professori Ordinari
Professori Associati
Ricercatori
Laboratorio di Genetica Umana e delle Popolazioni
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Attività Scientifica
Genetic approaches to improve nutritional safety
Caratterizzazione strutturale e funzionale del gene SSADH umano.
Human Y chromosome variation in North-Eastern Europe
Studi comparativi dell’evoluzione degli alleli ß globinici S e C nei Mossì
Una strategia semplificata per la consulenza genetica prospettiva della fibrosi cistica
La variabilità del gene CFTR gene in una popolazione africana
Population genetics of the loggerhead turtle Caretta caretta
Genetic approaches to improve nutritional safety
(A. Novelletto, F. Luca*)
*currently at Dept. of Human Genetics, University of Chicago
In collaboration with:
A.I. Kozlov, Institute of Developmental Physiology, Russian Academy of Education, Moscow, Russia
G. Vershubsky, ArctAn. C Innovative Laboratory, Moscow, Russia
The whole research is aimed at investigating the distribution of genes related to some aspects of food metabolism, including the adverse responses to some nutrients.
The goal is to predict tolerability and/or intolerance to specific foods or food components in Russian populations never explored before from this point of view.
This will be beneficial to prevent health consequences of the exposure of each population to those components of "westernized" diet that may be harmful to them.
We identified three broad categories of genetically controlled metabolic transformations that were recognized as relevant in Russian population during field and laboratory
researches performed by the proposing groups over the last decades, i.e.
1. Malabsorption of disaccharides (lactose, sucrose, trechalose);
2. Detoxification of xenobiotics and toxins naturally present
in some foods or generated during food preparation;
3. Detoxification from highly reactive substances produced
in different amounts during the metabolism of different nutrients, e.g. alcohol,
saturated vs. unsaturated fatty acids.
Rationale for the choice of categories 1, 2 and 3.
1. The entire class of food sugars (to which disaccharides
belong) represents a relevant component of the diet in populations of the
Western world.
Disaccharides are found as a natural component of food but are also increasingly used as food additives to non-sweet products of the food industry.
Conversely, the traditional diets of some populations of Russia included only small amount of disaccharides.
With the recent introduction of "westernized" diet, these populations are now exposed to amounts of these compounds never encountered before.
The clinical outcomes of this situation are many fold and may range from personal intolerance to the increase of the incidence and prevalence of diabetes in the population as a whole.
Previous work of one of the proposing groups has already revealed that intolerances to lactose, sucrose and trechalose are more widespread in Northern populations than in control western populations (Kozlov et al. 2005).
2. Toxic substances absorbed with food are usually detoxified
by chemical reactions operated by different classes of enzymes.
In the last years the proposing groups have focused their attention on the N-acetyl transferases encoded by the NAT genes.
These are able to metabolize heterocyclic amines, which can be encountered as normal compounds in food or can be generated during the cooking, due to the high temperature.
The individual status of fast vs. slow acetylator is genetically determined and there is a wide literature showing that the two types have different risks to develop intestinal and bladder cancers.
We have shown that groups with different traditions of cookery have different incidences of genetic variants, the fast-acetylators being commoner in northern populations (Patin et al. 2006, Luca et al. 2006).
3. Different dietary regimens include varying amounts of
saturated vs. unsaturated fatty acids (fats).
For example, the diet of reindeer herders and of marine hunters contains large amounts of unsaturated fatty acids whereas "westernized" food contains several times more saturated fats.
We have characterized the biochemical properties and population distribution of an enzyme involved in the metabolism and detoxification of 4-HNE an important toxic by-product generated by the degradation of unsaturated fats (Blasi et al. 2002, 2006; Leone et al. 2006).
In conclusion, these categories include a large number of potentially adverse reactions of medical relevance which may have instant or delayed effects on the health status of the population.
REF: Luca F, Bubba G, Basile M, Brdicka R, Michalodimitrakis E, Rickards O, Vershubsky G, Quintana-Murci L, Kozlov AI, Novelletto A. 2008. Multiple advantageous amino acid variants in the NAT2 gene in human populations. PLoS ONE 3(9): e3136
Caratterizzazione strutturale e funzionale del
gene SSADH umano.
(P. Malaspina, P. Blasi, F. Palmerio)
Tale linea di ricerca è orientata allo studio del catabolismo
del GABA, il più importante neurotrasmettitore inibitore del Sistema
Nervoso Centrale (SNC), ed ha come base di partenza l’analisi a
livello fisiologico e molecolare del gene della succinico semialdeide
deidrogenasi umana (SSADH; ALDH5A1, EC 1.2.1.24). Dopo aver mappato il
gene in un contiguo di YAC della regione cromosomica 6p22, il nostro laboratorio
si è occupato della caratterizzazione della sua struttura sia genomica
che codificante.
L’SSADH è un enzima mitocondriale NAD+ dipendente che catalizza
irreversibilmente l’ossidazione della succinico semialdeide (SSA)
a succinato il quale rappresenta il passaggio finale della via di degradazione
del GABA. La deficienza di SSADH causa una malattia del metabolismo con
trasmissione autosomica recessiva detta 4-idrossibutirrico aciduria (4-HBA).
Nel SNC degli affetti si accumulano due composti neuroattivi, il GABA
ed il gamma idrossibutirrato (GHB). Il GHB possiede numerose proprietà
neurofarmacologiche mediate principalmente dal sistema dopaminergico ed
è utilizzato per trattare la narcolessia, l’astinenza da
alcool ed oppiacei, ma anche come sostanza d’abuso per il suo effetto
euforizzante.
Il lavoro è stato quindi indirizzato verso la ricerca delle mutazioni
responsabili del fenotipo patologico. In collaborazione con il Prof. Michael
Gibson (OHSU, USA), che possiede le linee linfoblastodi di oltre 50 famiglie
affette da 4-HBA di diversa origine geografica, abbiamo identificato le
mutazioni geniche responsabili della malattia. Tutte le mutazioni di tipo
missense individuate sono state espresse in vitro in cellule di mammifero
e per ciascuna è stata confermata la drastica riduzione di attività
enzimatica con valori minori del 5% rispetto al tipo normale.
Inoltre, in collaborazione con il Dott.Carlo Dionisi-Vici (Ospedale Pediatrico
“Bambin Gesù”, Roma) sono state diagnosticate due famiglie
italiane affette da 4-HBA di cui sono state caratterizzate le mutazioni
geniche.
Sono stati inoltre identificati nella popolazione generale alleli non
patologici del gene SSADH che determinano una diminuzione in vitro dell’attività
enzimatica fino al 40% del normale. Questa variazione inter-individuale
che determina enzimi con attività sub-ottimale potrebbe influenzare
la produzione endogena di GHB e GABA. L’indagine prosegue attualmente
verso l’analisi della correlazione genotipo/fenotipo per queste
varianti associate a parziale deficit enzimatico. E’ infatti possibile
pensare all’SSADH come un gene per la suscettibilità a disturbi
di tipo psichiatrico in cui possa essere ipotizzata un’alterazione
del sistema GABAergico. Il gene SSADH potrebbe essere anche coinvolto
nella manifestazione del fenotipo dislessico. Per questo disturbo il gene
rappresenterebbe sia un candidato funzionale, in quanto il ritardo nello
sviluppo del linguaggio è una delle caratteristiche cliniche della
4-HBA, che un buon candidato posizionale, poichè numerosi lavori
in letteratura indicano per alcune famiglie un picco di associazione tra
il carattere e marcatori polimorfici localizzati a meno di 1 Mb dal gene
SSADH. Per questo motivo è iniziata una collaborazione con il Dipartimento
di Scienze Neurologiche, Psichiatriche e Riabilitative dell’età
evolutiva (Università degli Studi “La Sapienza” Roma)
che ha portato al momento alla selezione di 20 famiglie con almeno un
soggetto dislessico e/o con disturbo del linguaggio. Per tutti i soggetti
è in corso di sequenziamento l’intero cDNA e la tipizzazione
di alcuni SNPs intronici allo scopo di individuare: 1) nuove varianti
aminoacidiche associate ad una alterata attività enzimatica; 2)
eventuali differenze nella frequenza di varianti polimorfiche tra casi
e controlli.
In collaborazione con G. Levi (Dipartimento di Scienze Neurologiche, Psichiatriche
e Riabilitative dell’età evolutiva, Università degli
Studi “La Sapienza” Roma); C. Dionisi-Vici (Ospedale Pediatrico
“Bambin Gesù”, Roma); K.M. Gibson (OHSU, Portland,
USA); A. Novelletto (Università della Calabria, Rende, CS).
Human Y chromosome variation in North-Eastern Europe
(A. Novelletto, G. Bellusci*) *PhD student
In collaboration with:
R. Scozzari, La Sapienza Universita’ di Roma, Italy
A. Torroni, University of Pavia, Italy
A. Piazza, University of Turin, Italy
The Y chromosome is an optimal tool for the reconstruction of the ancestry and worldwide dispersal of human populations.
These properties can be usefully applied to North-Eastern Europe, where a highly structured genetic landscape is present, despite a territory devoid of obvious geographic barriers.
The main and long-term aim of this work is to contribute to the reconstruction of a populational history of Europe based purely on
genetic grounds and thus free of the bias intrinsically present in all reconstructions based on the archaeological record.
In particular, we expect to make a substantial contribution to multiple aspects of the peopling of Europe, by reaching the following intermediate goals:
First, to quantify the male-mediated genetic contribution from Asia to Europe as a whole.
Second, to reconstruct the modes of such contribution, by discriminating between a demic diffusion model and a spot-like model denoting scattered episodes.
Third, to locate the Asian places/populations of origin and the recipient European places/populations in which this contribution is supposedly more
relevant even today.
Fourth, to estimate the timing of migrations, with upper and lower bounds based on the ages of the molecules (alleles) that mark them.
Fifth, to establish the possible linguistic correlates of these migrations.
The added values of this research refer to both advancements in genetics (intrinsic value) and in interdisciplinarity (extrinsic value).
The main aim is to arrive at a "picture" of an entire "genetic pool" and to reconstruct the events that led to its present composition.
Uniparental DNA markers are here used to highlight features shared by the whole continent but also to spot specificities for some geographical
regions or populations.
From the genetic point of view, these are important to draw inferences on particular regional gene pools, in which some autosomal variants may
reach epidemiological relevance.
As far as interdisciplinarity is concerned, the results of this research establish a benchmark for other disciplines: linguistics and storiography.
This work extends the activities in this research field carried out for over a decade through the collaboration with colleagues in the following countries:
Azerbaijan, Czech Republic, Egypt, Greece, Italy, Romania, Russian Federation, Spain, Turkey , U.K., U.A.E.
REF: Pompei F, Cruciani F, Scozzari R, Novelletto A. 2008. Phylogeography of Y chromosomal haplogroups as reporters of Neolithic and post-Neolithic population processes in the Mediterranean area. Documenta Praehistorica XXXV: 55-64
Cruciani F, La Fratta R, Trombetta B, Santolamazza P, Sellitto D, Colomb EB, Dugoujon JM, Crivellaro F, Benincasa T, Pascone R, Moral P, Watson E, Melegh B, Barbujani G, Fuselli S, Vona G, Zagradisnik B, Assum G, Brdicka R, Kozlov AI, Efremov GD, Coppa A, Novelletto A, Scozzari R. 2007. Tracing Past Human Male Movements in Northern/Eastern Africa and Western Eurasia: New Clues from Y-chromosomal Haplogroups E-M78 and J-M12. Mol Biol Evol. 24:1300-1311
Luca F, Di Giacomo F, Benincasa T, Popa LO, Banyko J, Kracmarova A, Malaspina P, Novelletto A, Brdicka R. 2007. Y-chromosomal variation in the Czech Republic. Am J Phys Anthropol 132:132-139
Novelletto A. 2007. Y-chromosome variation in Europe: continental and local processes in the formation of the extant gene pool. Ann Hum Biol 34:139-172.
Effetti fenotipici dell’espansione della
ripetizione trinucleotidica nel gene SCA1 che causa l’atassia spinocerebellare
di tipo 1
(C. Jodice, S. Albertosi, S. Mocci)
L’atassia spinocerebellare di tipo 1 (SCA1) è una malattia
autosomica dominante caratterizzata da atassia progressiva a insorgenza
tardiva e perdita delle cellule cerebellari del Purkinje e dei granuli
cerebellari. La scoperta di una ripetizione (CAG)n altamente polimorfica,
espansa in tutti i soggetti affetti, ha portato alla caratterizzazione
del gene SCA1; la ripetizione CAG del locus SCA1 codifica per una ripetizione
di glutammine (poliQ). Al momento, si conoscono altre otto malattie causate
dall’espansione di un tratto poliQ: SCA2, 3, 6, 7, 17, SBMA, HD
e DRPLA. E’ stato ipotizzato che tutte queste malattie risultino
da un meccanismo comune di guadagno di funzione, tossico per le cellule,
dovuto al tratto di poliQ espanso.
Gli alleli SCA1 normali contengono una ripetizione CAG non interrotta
quando hanno fino a 21 unità, mentre il tratto ripetuto è
interrotto da triplette CAT, che codificano per istidine quando è
più lungo di 21 unità. Al contrario, negli alleli espansi
(>40 triplette) il segmento trinucleotidico è sempre formato
da una ripetizione CAG non interrotta (al livello proteico poliQ non interrotto).
La scoperta di un soggetto di 66 anni, sano, portatore dell’allele
SCA1 inusuale con 45 triplette CAG interrotte da triplette CAT, rappresentate
a livello proteico da un tratto poliQ interrotto da istidine (poliQH),
suggerisce che gli alleli interrotti hanno almeno l’effetto di ritardare
l’età di insorgenza dei sintomi, se non un ruolo del tutto
non patogenetico.
La classificazione di questo come un allele espanso ma NON patologico,
ci ha suggerito la sua utilizzazione come modello molecolare per distinguere
le caratteristiche effettivamente legate all’induzione della patologia
specifica delle poliQ, da quelle che, per errore, potrebbero essere considerate
causa della malattia solamente perché sono a loro volta dipendenti
dall’allungamento del tratto poliQ.
Le caratteristiche peculiari delle poliQ espanse testate in questi anni
con questo modello sono: A) affinità per l’anticorpo monoclonale
1C2, un anticorpo che riconosce in modo specifico tratti poliQ espansi,
che dipende dalla lunghezza del tratto poliQ; B) formazione in vitro di
aggregati insolubili della proteina; C) formazione di aggregati amiloidi
con diametro superiore a 2 mm in un’alta percentuale di cellule
trasfettate. Risultati di queste analisi suggeriscono, da una parte, che
le istidine sopprimono la conformazione errata, presumibilmente patogenetica,
delle poliQ espanse riconosciuta dall’anticorpo 1C2; mentre invece
dall’altra che l’aggregazione sia in vitro che in vivo non
è direttamente associata alla patogenicità.
Ricerca e analisi funzionale di mutazioni
del gene che codifica per la subunità 1A del canale del calcio
di tipo P/Q (CACNA1A)
(C. Jodice, S. Albertosi,)
Lo scopo della nostra linea di ricerca è quello di caratterizzare
dal punto di vista funzionale le mutazioni della subunità che forma
il poro dei canali voltaggio-dipendenti di tipo P/Q.
Le mutazioni del gene CACNA1A sono responsabili di tre malattie autosomiche
dominanti: l’Atassia Episodica di tipo 2 (EA2), l’Emicrania
Emiplegica Familiare (FHM) e l’Atassia Spinocerebellare di tipo
6 (SCA6). Il gene mappa sul cromosoma 19p13.1 e codifica per la subunità
a1A del canale del calcio di tipo P/Q (CaV2.1).
Al momento si conoscono 50 esoni del gene CACNA1A che, assemblandosi mediante
splicing alternativi, formano molte isoforme. Sembra che queste isoforme
hanno differenti significati funzionali. Questo canale ha un’espressione
specifica nei neuroni e in particolare nelle cellule del Purkinje, nei
granuli cerebellari e nelle giunzioni neuromuscolari.
Lo screening delle mutazioni in pazienti EA2, FHM e SCA6 ha mostrato che:
SCA6 è causata da una piccola espansione di una ripetizione poliglutamminica
(quella normale ha un’estensione di 4-18 unità) della coda
COOH; EA2 è dovuta a mutazioni troncanti e non troncanti (missense
o delezioni/inserzioni che mantengono la fase di lettura); FHM è
causata da mutazioni missense. E’ interessante notare che un fenotipo
EA2 è stato anche associato a un allele espanso con 20 ripetizioni,
suggerendo un continuum con il fenotipo SCA6. L’analisi della posizione
delle mutazioni ha evidenziato una localizzazione preferenziale di quelle
che causano EA2 nelle porzioni funzionalmente significative del canale,
che al contrario non si riscontra per quelle FHM, disseminate lungo tutta
la proteina. Questa distribuzione è in linea con il meccanismo
patogenetico di EA2 dovuto a perdita di funzione (sia le mutazioni troncanti
che quelle in posizioni funzionalmente importanti annullano o diminuiscono
fortemente la funzione del canale), mentre FHM è causata da acquisto
di funzione.
Un altro fatto interessante è che per molte famiglie EA2, pur essendo
significativa l’associazione della malattia con marcatori del gene
CACNA1A , non è stata trovata alcuna mutazione nelle regioni codificanti.
E’ molto probabile che in questi casi le mutazioni siano localizzate
in regioni di regolazione o esoni ancora sconosciuti. Sono quindi stati
fatti esperimenti in quest’ottica che hanno portato alla scoperta
di un nuovo esone sottoposto a splicing alternativo a valle dell’esone
47, e per questo motivo chiamato 48. Inoltre un’analisi bioinformatica
della regione di questo esone ha permesso l’identificazione di due
segnali di poliadenilazione. Questa forte variabilità della regione
3’-terminale potrebbe essere coinvolta in meccanismi di modulazione
dell’espressione del gene CACNA1A. In particolare, abbiamo ipotizzato
che una o più isoforme potrebbero essere coinvolte nel trasporto
dendritico dell’mRNA, in quanto, da una parte la subunità
CaV2.1 è presente nei dendriti dei neuroni, dall’altra, ci
sono molti esempi di altri geni in sui proprio nella regione 3’-terminale
sono stati trovati i segnali di trasporto dendritico.
Al momento stiamo portando avanti progetti per testare questa ipotesi.
Risultati preliminari su colture primarie di cellule del Purkinje e granuli
cerebellari hanno rivelato la presenza di molecole di mRNA sia nel corpo
cellulare che nei dendriti prossimali, sostenendo l’ipotesi della
presenza di un meccanismo di trasporto di molecole di mRNA di questo gene,
anche se nulla si può ancora dire sul coinvolgimento della regione
3’-terminale. Un aiuto in questo senso potrebbe venire dal ritrovamento
di mutazioni in questa regione. E’ per questo motivo che in parallelo,
in collaborazione con il gruppo della dott.ssa M. Frontali dell’INMM,
CNR, Roma, si sta analizzando il nuovo esone nelle famiglie EA2 in cui
sono già state escluse mutazioni nelle regioni note.
In collaborazione con M. Frontali (Istituto di Neurobiologia e Medicina
Molecolare, CNR, Roma)
Le sequenze codificanti, pur costituendo solo l’un per cento
circa del genoma umano, sono quelle meglio conosciute e le cSNS MS sono
le loro variazioni più comuni e meglio studiate.
Per caratterizzare a livello molecolare questo, come ogni altro tipo
di variabilità, occorre prendere in esame un campione [cioè
una sequenza codificante lunga nbp coppie di basi] su un certo numero
ng di genomi ed individuare i suoi siti variabili, cioè quelli
per i quali queste ng sequenze non sono tutte identiche fra loro.
Il grado di variabilità così osservato può essere
espresso con vari parametri, uno dei quali è la DENSITA’,
cioè il numero di siti variabili per Unità di lunghezza
(ad esempio, per Kb).
La attendibilità della quantificazione che si può raggiungere
sulla variabilità delle sequenze in esame dipende, per ciascuna
di esse, oltre che dal suo proprio pattern di variabilità, dall’area
della “FINESTRA” (nbp x ng). La ‘finestra’ utilizzata
negli studi precedenti è stata, più che una ‘finestra’,
una ‘feritoia’ lunghissima, ma pur sempre una ‘feritoia’,
nel senso che è stato preso in esame un insieme lunghissimo di
sequenze (circa 4000 geni per un totale di MIGLIAIA di Kb), ma su un
numero modesto di genomi [ng ?100-150)], lasciando così del tutto
inesplorato il range SUB-polimorfico della loro variabilità,
cioè quello che riguarda i siti variabili il cui allele ‘minore’
ha una frequenza q < 0.005).
Un limite ulteriore delle informazioni ricavate con questo campione
estremamente sbilanciato a favore dell’nbp è stato che,
nel costruire il campione di sequenze codificanti da analizzare, non
si è fatto alcun tentativo di suddividerlo in SOTTOCAMPIONI verosimilmente
OMOGENEI per il pattern di variabilità. E questo malgrado che
tutto lasci supporre che esistano classi di geni strutturali estremamente
diverse fra loro sotto questo aspetto: un po’ come se si stimasse
la statura media degli uomini ignorando la loro suddivisione in fasce
di età.
Quindi la densità media così trovata (circa 2 siti cSNS
per Kb), oltre a riferirsi necessariamente in sostanza solo a siti POLIMORFICI
[= MOLTO VARIABILI (cioè con q = 0.01)], è una MEDIA DI
MEDIE di distribuzioni diverse, invece di essere la media di una singola
distribuzione.
Il presente progetto di ricerca a lunga scadenza ha l’obbiettivo
di migliorare le stime precedenti NON sul piano QUANTITATIVO (il che
sarebbe realisticamente impossibile, oltre che non molto interessante),
bensì per la loro QUALITA’, agendo su entrambi i loro limiti.
Più precisamente, ci si propone di stimare la densità
dei siti cSNS MS:
(a) ANCHE nell’ambito SUB-polimorfico (cioè con q <
0.005), studiando cioè la variabilità delle -- necessariamente
poche -- sequenze codificanti in esame su ng MOLTO più grandi
di quelli utilizzati finora ( 1500 invece di 100-150);
(b) SEPARATAMENTE su classi diverse (di sequenze codificanti) suddivise
sulla base di proprietà che sia ragionevole supporre che influenzino
fortemente il pattern di variabilità.
In particolare si intende studiare la variabilità di:
(1) geni a funzione indispensabile, non duplicati e con alta stringenza
della relazione struttura-funzione, suddivisi, a loro volta, in quelli
i cui alleli svantaggiosi hanno una bassa (1.1), oppure una alta (1.2)
probabilità di esprimere la loro svantaggiosità (dominanti
vs recessivi; autosomici vs X-linked);
(2) sequenze a bassissima stringenza struttura-funzione
(3) geni con molti alleli svantaggiosi dominanti e molti recessivi
Il progetto è a buon punto ed i risultati ottenuti finora hanno
confermato pienamente quello che ci si attendeva a priori, ma lo hanno
PER LA PRIMA VOLTA anche QUANTIFICATO:
la densità media dei siti cSNS MS SUB-polimorfici è risultata
per le sequenze della classe (1.1) pari a circa 8.8 per Kb, cioè
circa 20 volte maggiore di quella delle sequenze della classe (1.2)
(circa 0.45 per Kb).
Questi dati però non sono ancora conclusivi per cui intendiamo
studiare altre sequenze opportunamente selezionate fino a disporre di
stime attendibili per i vari tipi di sequenze in esame.
In collaborazione con G. Novelli (Dip.to di Biologia e Diagnostica per
Immagini; Facoltà di Medicina, Università di Roma “
Tor Vergata”), M. Mottes (Dip.to della Madre e del Bambino e di
Biologia e Genetica, Facoltà di Medicina, Università di
Verona) E. Foglietta e P. Grisanti (Centro di Studi della Microcitemia
di Roma)
Gli alleli ßs (ß6glu › Val) e ßc (ß6glu
› Lys) sono molto comuni tra i Mossì del Burkina Faso (un’area
dell’Africa occidentale sub-sahariana con una iperendemia malarica
da Plasmodium falciparum) dove il loro accumulo è avvenuto grazie
alla forte protezione rispetto a Pl.f. degli eterozigoti ßAßS
e degli omozigoti ßCßC. Gli alleli ßS e ßC di
quest’area hanno un’origine monofiletica, pertanto la loro
attuale variabilità APLOTIPICA è stata prodotta per ricombinazione
rispetto ai siti RFLP e STR e per mutazione dei siti STR.
La presenza contemporanea di due alleli adattativi con lo ‘stesso’
sito mutazionale (un solo nucleotide di distanza) in un’unica
popolazione (e quindi nello stesso ambiente), fornisce l’opportunità
per stimare le loro età relative attraverso il confronto della
loro variabilità aplotipica. Inoltre, la caratterizzazione di
tale variabilità può fornire informazioni anche sulla
loro età assoluta e sull’andamento temporale del processo
evolutivo che ha portato alle loro attuali frequenze, rendendo così
possibile confrontare queste cinetiche evolutive con quelle attese dai
rispettivi modelli adattativi [un rapido aumento in frequenza all’inizio
del processo, seguito da uno stato di equilibrio bilanciato, per il
ßS (letale in omozigosi); e un tempo di latenza molto lungo seguito
da un aumento sempre più rapido (autocatalitico) per il ßC].
Un progetto di ricerca il cui scopo è valutare la variabilità
aplotipica degli alleli ßS e ßC dei Mossì è
attualmente in fase avanzata nel nostro laboratorio e i risultati indicano
una maggiore età per l’allele ßC. Per quanto riguarda
la valutazione delle età assolute e la caratterizzazione delle
cinetiche di accumulo dei due alleli non si è ancora arrivati
a risultati conclusivi. Infatti, il raggiungimento di questi obbiettivi
richiede campioni mirati costituiti da genotipi piuttosto rari (omozigoti
per ßC la cui frequenza è ca. 1.7 x 10-2 e omozigoti per
ßS, la cui frequenza tra gli individui adulti sani è ca.
10-3, ma molto di più in ambiente ospedaliero).
In collaborazione con D. Modiano (Dip.to di Scienze di Sanità
Pubblica - sezione di Parassitologia, Università di Roma “
La Sapienza”)
La fibrosi cistica (CF) è la malattia genetica grave più
diffusa in Europa (1 su 2500 neonati). Essa colpisce soggetti che hanno
ricevuto da entrambi i genitori un allele non funzionante (= CF-causing)
del gene CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator),
la cui frequenza complessiva è 0.02 in Europa. Dei numerosissimi
alleli CF scoperti in Europa, uno, il F508, è di gran lunga il
più frequente: esso costituisce la metà di tutti gli alleli
CF in Italia e addirittura il 90-95% degli alleli CF in Europa settentrionale.
Finora la consulenza genetica prospettiva di questa malattia è
effettuata solo in modo sporadico eccetto che in certe aree dell’Europa
settentrionale dove lo screening sistematico della sola mutazione ?F508
è sufficiente ad ottenere una prevenzione sostanzialmente completa.
In Italia, invece una prevenzione a questo livello richiederebbe uno
screening sistematico, oltre che della F508, anche di una dozzina di
altre mutazioni, rendendola quindi eccessivamente laboriosa (e quindi
costosa).
Recentemente abbiamo scoperto che in Italia circa il 90% delle mutazioni
CF-Non F508 sono associate all’allele M (frequenza ˜ 0.4)
del sito polimorfico M470V del gene CFTR.
Questa osservazione può costituire la base di una consulenza
genetica prospettiva SEMPLIFICATA che consisterebbe in uno screening
per SOLO DUE siti, il F508 e l’M470V. Questo screening porterebbe
alla identificazione dei soggetti sostanzialmente NON a rischio di generare
figli CF (i VV pari al 36% della popolazione) e, se applicato a coppie
invece che a singoli individui, porterebbe a suddividerle in classi
distinte sulla base del rischio di essere una coppia a rischio (entrambi
i partner eterozigoti per una mutazione CF-causing). Ad un estremo avremo
le coppie VV x VV (che costituiscono circa il 13% del totale delle coppie)
con un rischio praticamente nullo, e all’estremo opposto le coppie
MM x MM (2.5% delle coppie) con un rischio dell’1% (contro lo
0.16% di una coppia random). Queste informazioni possono costituire
un valido punto di partenza per decidere, caso per caso, se proseguire
con indagini riguardanti le altre mutazioni CF.
In collaborazione con P.F. Pignatti (Dip.to della Madre e del Bambino
e di Biologia e Genetica, Università di Verona). C. Castellani,
A. Bonizzato (Centro Regionale veneto Fibrosi Cistica, Azienda Ospedaliera
di Verona)
L’alta prevalenza della Fibrosi Cistica (CF) in Europa (1 su
2500 nascite) ha dato origine a estesissime ricerche popolazionistiche
sugli alleli CF del gene CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance
Regulator).
Più recentemente la variabilità random della regione codificante
e delle sequenze introniche fiancheggianti gli esoni di questo gene
è stata studiata in modo approfondito (ca. 1500 genomi) nelle
popolazioni europee.
Con il presente progetto abbiamo effettuato una caratterizzazione preliminare
della variabilità del gene CFTR in Africa studiando l’intera
sequenza codificante (27 esoni per un totale di 4443 bp) e 2367 bp introniche
fiancheggianti, su un campione di 54 random Mossì del Burkina
Faso (Africa occidentale sub-sahariana).
Sono emerse un certo numero di differenze nette rispetto agli europei,
la più importante delle quali riguarda il sito M470V (la frequenza
dell’allele V in Europa è circa 0.6, mentre in Africa è
risultata solo circa 0.03).
In collaborazione con P.F. Pignatti (Dip. della Madre e del Bambino
e di Biologia e Genetica, Università di Verona). J. Simporé
(Lab Saint Camille de Ouagadougou, Università di Ouagadougou,
Burkina Faso).
Population genetics of the loggerhead turtle Caretta caretta
(A. Novelletto, L. Garofalo*) *PhD student
In collaboration with:
T. Mingozzi, Dept. of Ecology, University of Calabria, Rende, Italy
R. Carlini, Civic Museum of Zoology, Rome, Italy
This reaserch stemmed from the discovery of a regular nesting area along
the southern Ionian coast of Calabria, southern Italy (Mingozzi et al. 2007).
This prompted for a continued monitoring of this breeding population as well
as for its genetic characterization.
The first report, based on mtDNA typing
was recently published (see below).
With this work it was possible to address
three fundamental questions concerning this newly discovered nesting population:
i) whether or not this Ionian Calabria population harbors
qualitative and quantitative genetic differences compared to other Mediterranean
populations, ii) whether or not the mtDNA pool of this population
calls for a refinement of the model regarding loggerhead colonization of the
Mediterranean beaches, and iii) whether or not the genetic
profile or other unique attributes of this population merit ad hoc conservation
actions.
Overall, our results not only
contribute to understanding historical migration patterns undertaken by sea
turtles and the subsequent colonization process of new nesting areas, but
provide information which is relevant for understanding the behavior of other
highly migratory marine species. In fact, connectivity is considered an important
component of species persistence and is strongly dependent on the movement
behavior of the species.
Further developments of this research are under way and include:
1. Genetic typing during subsequent nesting seasons;
2. Enlargement of the genetic markers to be used;
3. Typing of additional samples from other sources such as
stranded individuals, individuals under rehabilitation, museum specimens.
REF: Garofalo L, Mingozzi T, Micò A, Novelletto A. 2009. Loggerhead turtle
(Caretta caretta) matrilines in the Mediterranean: further evidence of genetic
diversity and connectivity. Mar Biol 156: 2085
