I PRINCIPI BASE DELLA GENETICA, UTILI A COMPRENDERE L’ORIGINE DELLA MALATTIA
Le cellule sono le unità fondamentali di ogni organismo vivente.
Tutte le informazioni necessarie alle cellule per svolgere le proprie funzioni risiedono nel DNA, contenuto all’interno del nucleo.
Il DNA è una molecola la cui composizione chimica e struttura rimane identica in tutti gli organismi dal più semplice come un batterio al più complesso, l’uomo.

La struttura del DNA può essere paragonata ad una scala a chiocciola dove i gradini sono fatti da 4 molecole diverse, le basi, chiamate a seconda della composizione chimica Adenina, (si indica con la lettera A), Guanina (G), Citosina (C), e Timina (T). Nella scala ogni gradino è in realtà costituito da due basi diverse unite tra di loro da un legame debole; non tutti gli appaiamenti sono però possibili, infatti la A si appaia solo con la T e la G con la C.
Le basi vengono agganciate in fila come i vagoni di un treno a formare lunghissime “scale”: ad esempio ATCCTAGTA.Questa organizzazione permette di generare un numero pressoché infinito di molecole di DNA diverse tra loro per sequenza. E proprio nel preciso ordine con cui si susseguono le basi, nella sequenza del DNA, sono contenute tutte le informazioni necessarie alla cellula per svolgere correttamente le proprie funzioni e quindi, di fatto, tutte le informazioni utili a creare un organismo complesso come un uomo o una donna. Se ne deduce che tanto più è complesso l’organismo tanto più abbondante deve essere l’informazione contenuta nel DNA (informazione genetica). Si chiama genoma l’insieme di tutta l’informazione genetica (tutto il DNA) contenuto in ciascuna cellula di un organismo. L’intero genoma di ogni nostra cellula contiene all’incirca tre bilioni di basi!
Nelle nostre cellule l’intero genoma è suddiviso in 26 cromosomi ciascuno dei quali contiene diversi geni, ovvero quella porzione di DNA che contiene l’informazione necessaria e sufficiente per sintetizzare una specifica proteina. Di questi 26 cromosomi, due, il cromosoma X e il cromosoma Y, rappresentano i cromosomi sessuali e determinano il sesso di un bambino. Le femmine hanno due cromosomi X e non hanno alcun Y, mentre i maschi hanno un X e un Y. Il gene MECP2, responsabile della maggior parte dei casi di Sindrome di Rett, si trova sul cromosoma X. Quindi le bambine Rett hanno due geni MECP2, uno mutato ed uno normale.

Come già anticipato, ogni gene sintetizza (codifica per) una proteina e, di fatto, la maggior parte delle strutture delle nostre cellule sono fatte da proteine. Anche queste sono delle molecole complesse costruite unendo tra loro 20 diverse molecole denominate amminoacidi. E’ la specifica sequenza dei 20 diversi amminoacidi che caratterizza la proteina sintetizzata e ne determina non solo la forma ma anche la funzione.

Per capire come viene letta l’informazione contenuta nel DNA possiamo immaginare che ogni base (A,T,C,G) costituisce una lettera e che ogni tre lettere venga formata una parola corrispondente all’amminoacido da inserire nella proteina. Così per esempio la sequenza ATGCGGGCA è costituita da tre parole (codoni) (ATG, CGG, GCA) che a loro volta portano all’unione di tre amminoacidi diversi. Molte parole insieme formano una proteina e il gene MECP2 è fatto da circa 1500 basi che portano alla sintesi di una proteina di circa 500 amminoacidi/parole. Se una lettera del DNA del gene MECP2 cambia (muta) anche la sequenza della proteina MeCP2 cambia e questi cambiamenti possono alterarne o distruggerne le funzioni.


COSA SIGNIFICA LA MUTAZIONE DELLA MIA BAMBINA?
Una mutazione genetica è un’alterazione permanente nella sequenza del DNA che può coinvolgere da una sola lettera (base) fino ad un grande segmento cromosomico comprendente diversi geni. Il cambiamento nella sequenza di un gene può avere diverse conseguenze sulla proteina: può, infatti, portare ad un malfunzionamento o alla sua totale perdita. La maggior parte dei casi di Sindrome di Rett sono dovuti a mutazioni nel gene MECP2 che portano la corrispondente proteina a non funzionare correttamente. A questo proposito vale la pena osservare che i geni per se non sono la causa di alcuna malattia; al contrario le malattie genetiche, come la Rett, sono causate da mutazioni che portano un gene a non funzionare come dovrebbe.Quindi tutti gli esseri umani, anche quelli sani, hanno il gene MECP2 e quando qualcuno dice “il gene della Sindrome di Rett” si riferisce ad una versione alterata del gene MECP2.
Quando ricevete il risultato dell’analisi genetica condotta su vostro figlio/a questa in genere contiene due informazioni: la mutazione genetica a livello della sequenza del DNA ed il risultante cambiamento nella sequenza degli amminoacidi della proteina MeCP2. E’ molto probabile che vi sarà anche scritto che la mutazione è in eterozigosi ovvero che la vostra bambina ha una copia del gene MECP2 normale ed una mutata. I bambini con una mutazione in MECP2 sono sempre omozigoti perchè, come spiegato sopra, hanno un solo cromosoma X.
Vediamo di seguito i diversi tipi di mutazione che solitamente vengono riscontrati nella malattia.


MUTAZIONE MISSENSO
Questo tipo di mutazione consiste nel cambiamento di una base del DNA (C,A,T,G) con un’altra con la conseguente sostituzione di un amminoacido con un altro. Continuando con l’analogia tra lettere (basi del DNA) e parole (codoni), possiamo dire che nella mutazione missenso per un cambio di lettera si forma una nuova parola che ha di per se un significato (per esempio invece di “tre” viene scritto “tra”).

In questo caso il risultato dell’analisi genetica potrebbe riportare:

473C > T/T158M

Il primo numero ci dice che la base 473 del gene ha subito un’alterazione; più in particolare ci dice che in posizione 473 ci doveva essere una Citosina (C) ma che attualmente si trova (la freccia ci indica il cambiamento) una Timina (T). Con questa alterazione l’amminoacido 158 che in MeCP2 è normalmente una Treonina è ora divenuto una Metionina.


MUTAZIONE NONSENSO
Anche in questo caso si ha il cambiamento di una singola lettera nel DNA ma tale alterazione invece di portare ad un cambiamento nella sequenza degli amminoacidi della proteina porta ad una prematura interruzione nella sintesi della proteina. Il risultato è che la proteina è più corta e questo potrebbe portare ad un suo malfunzionamento o ad una completa mancanza di funzionalità.

Un tipico esempio è:

R168X

Dove la X indica che a livello dell’amminoacido 168 si arresta la produzione della proteina.


MUTAZIONE PER INSERZIONE
In questo caso si ha un cambiamento nel numero di basi (lettere) del gene dovuto all’inserzione di una o più altre lettere.

Per esempio:

620insT

significa che in posizione 620 è stata inserita una T normalmente non presente. E’ ovvio che poiché il codice genetico si legge a tre lettere per volta, dal punto dell’inserzione cambia tutta la proteina (es. se alla frase “due per tre fan sei” inseriamo una lettera “due per tre sfanse i” perdiamo il significato dal punto dell’inserzione).

MUTAZIONE PER DELEZIONE
Nella delezione il numero delle basi di un gene cambia perché viene perso un segmento di DNA di lunghezza variabile (da una base fino a migliaia). Anche in questo caso, come nell’inserzione, la delezione cambia l’informazione portata dal gene e quindi la risultante proteina.

Per esempio:

803del4

significa che a livello della base 803 sono andate perse 4 lettere.

Il grafico riportato qua sotto rappresenta le mutazioni più frequentemente riscontrate nella proteina MeCP2. I colori indicano il tipo di mutazione e l’altezza delle barre quanto è frequente una specifica mutazione. Si nota che lungo la proteina MeCP2 sono state trovate tante mutazioni diverse.

Se l’analisi genetica condotta sulla tua bambina è risultata negativa, ovvero non è stata trovata alcuna mutazione, questo non significa che sicuramente la vostra figlia non ha alcuna mutazione in MECP2.
Occorre, infatti, tenere presente che non tutto il DNA di un gene codifica per la proteina; infatti, una parte di esso è importante per regolare quanta proteina si deve fare, dove e quando deve essere prodotta. Inoltre dobbiamo immaginare il gene MECP2 come un libro composto da 4 capitoli (il termine genetico per definire i capitoli è esoni), intervallati da pagine non rilevanti per la storia (i così detti introni la cui informazione non compare nella proteina). Negli attuali test diagnostici, si analizza solamente la sequenza delle basi dei 4 esoni di MECP2 ma è possibile ipotizzare che una frazione dei pazienti RTT, apparentemente priva di mutazioni in MeCP2, sia in realtà alterata in quelle sequenze del gene utili a controllarne la sua corretta espressione o abbia perso uno o più esoni. Solo un’analisi delle delezioni permette di identificare la mancanza di interi esoni. E’ pertanto molto importante, qualora il sequenziamento del DNA abbia dato un risultato negativo, che richiediate anche il test delle delezioni infatti circa il 10% dei casi di sindrome di Rett sono causate da queste delezioni. Al contrario, al momento non è possibile rilevare mutazioni a livello delle sequenze introniche (in quanto molto più lunghe di quelle esoniche). Inoltre, la bassa frequenza di mutazione in MECP2 nelle pazienti affette da una forma non classica della RTT, affetta cioè da una variante della Sindrome di Rett, ha portato la maggior parte dei ricercatori a pensare che altri geni possano essere coinvolti nell’insorgenza della patologia. In accordo con ciò tra la fine del 2005 e il 2006 è apparso chiaramente come un altro gene del cromosoma X, detto CDKL5 (o STK9), è mutato in alcuni pazienti Rett affetti da una forma della malattia caratterizzata da una precoce comparsa delle crisi epilettiche.
Riassumendo quanto detto fino ad ora è evidente come mutazioni negli esoni di MECP2 siano la principale causa della RTT; resta invece da comprendere se mutazioni a carico di altre regioni dello stesso gene possano portare allo sviluppo della malattia. Inoltre, bisogna ancora capire quali altri geni oltre a CDKL5 possano, seppur molto più raramente, essere responsabili della sindrome di Rett.