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Microsatelliti

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Microsatelliti

I microsatelliti, noti anche come STR (Short Tandem Repeats, brevi ripetizioni in tandem), sono polimorfismi di lunghezza caratterizzati da unità ripetitive molto corte che si ripetono consecutivamente in tandem in loci specifici.

L’unità ripetitiva di base (monomero) è costituita da 1 a 4 paia di basi (bp) (frequentemente triplette o tetranucleotidi), organizzata in blocchi corti che solitamente non superano le 100 ripetizioni e una lunghezza totale di 300 bp.

Metodica di Analisi

L’analisi genotipica dei microsatelliti si articola nelle seguenti fasi:

  1. Disegno dei primer: Si utilizzano coppie di primer complementari alle regioni fiancheggianti il blocco ripetuto. Tali regioni devono essere uniche e specifiche per quel singolo locus (locus-specifiche).
  2. Amplificazione tramite PCR: Amplificazione selettiva del microsatellito.
  3. Separazione ad alta risoluzione: A causa delle ridotte dimensioni delle varianti alleliche (che possono differire anche per una sola coppia di basi, es. allele 1 da 301 bp e allele 2 da 302 bp), le comuni elettroforesi su gel di agarosio non sono adatte a causa di maglie troppo larghe.
    • È necessario utilizzare sistemi a risoluzione millimetrica, come l’elettroforesi capillare all’interno di sequenziatori automatici di DNA, in cui i frammenti migrano in un capillare contenente un polimero denso sotto l’azione di un forte campo elettrico (vedi Genetica Forense).

Caratteristiche Biologiche e Vantaggi Applicativi

I microsatelliti presentano caratteristiche ideali come marcatori genetici e identificatori di individualità:

  • Elevato polimorfismo ed eterozigosità: Ciascun locus STR presenta una grande variabilità nel numero di ripetizioni all’interno della popolazione, fornendo numerosi alleli possibili.
  • Stabilità mutazionale: Pur mostrando un tasso di mutazione superiore rispetto agli SNP (dovuto a scivolamento della DNA polimerasi), il tasso è contenuto rispetto a quello dei minisatelliti, rendendoli stabili e affidabili per il tracciamento della trasmissione ereditaria lungo le generazioni (es. test di paternità).
  • Dimensioni ridotte: Essendo blocchi molto piccoli (< 300 bp), gli STR sono facilmente amplificabili tramite PCR anche a partire da campioni di DNA degradati o parzialmente compromessi (es. reperti forensi storici o tracce biologiche minime sulla scena del crimine).

(Integrazione da: sbobina 22)

Determinazione dell’Origine delle Trisomie

L’elevato grado di polimorfismo dei microsatelliti li rende ideali come marcatori genetici per tracciare la trasmissione dei cromosomi parentali e determinare l’origine esatta delle trisomie (es. Sindrome di Down):

  • Principio Analitico: Poiché i microsatelliti presentano molti alleli differenti nella popolazione, è altamente probabile che i genitori siano eterozigoti per alleli diversi ad un dato locus (es. madre con alleli 1 e 2, padre con allele 3).
  • Identificazione dell’Errore Meiotico: Analizzando la taglia dei frammenti PCR nel figlio affetto (trisomico), si confronta l’assetto allelico:
    • Errore in Meiosi I Materna: Il figlio riceve due alleli diversi dalla madre e uno dal padre (profilo allelico: 1, 2, 3). Questo dimostra la mancata separazione dei cromosomi omologhi materni in meiosi I.
    • Errore in Meiosi II Materna: Il figlio riceve due copie identiche dello stesso allele materno ed un allele paterno (profilo allelico: 1, 1, 3). Questo indica la mancata disgiunzione dei cromatidi fratelli in meiosi II.
    • Errore Paterno: Il figlio eredita due alleli di origine paterna ed uno materno.

(Integrazione da: sbobina 30)

Instabilità dei Microsatelliti (MSI)

In presenza di mutazioni germinali loss of function a carico dei geni della riparazione del DNA del sistema Mismatch Repair (come MLH1, MSH2, MSH6 o PMS2, associati alla Sindrome di Lynch), gli errori di scivolamento della DNA polimerasi (replication slippage) durante la duplicazione del DNA non vengono corretti. Questo determina una variazione clonale patologica della lunghezza dei microsatelliti nelle cellule somatiche tumorali, definita Instabilità dei Microsatelliti (MSI), che costituisce un marker diagnostico fondamentale per le sindromi tumorali non-poliposiche.

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