I geni non dormono mai, neanche durante la divisione cellulare
Ci sono molti aspetti che non conosciamo sulla regolazione dell'espressione genica. Uno studio guidato da ricercatori dell'Università della Pennsylvania chiarisce uno dei meccanismi coinvolti.
SCOPERTE – A lungo si è pensato che durante la divisione cellulare i geni “dormissero”, cioè che non fossero trascritti in proteine o molecole regolatrici. Questa idea lasciava però aperta la questione di come si riattivassero correttamente una volta concluso il processo di divisione.
Un gruppo di ricercatori della Perelman School of Medicine dell’Università della Pennsylvania ha scoperto che anche durante questa fase del ciclo cellulare l’espressione genica non si arresta. I risultati del loro lavoro sono stati pubblicati su Science.
“Abbiamo cercato di capire che cosa controlla l’identità cellulare e come possiamo sfruttarla per riprogrammare le cellule” ha spiegato in un comunicato Kenneth S. Zaret, direttore del Penn Institute for Regenerative Medicine. “Per esempio, per arrestare la replicazione delle cellule tumorali o progettare una cellula per orientare la sua ‘personalità’, per così dire”. E sottolinea: “L’insieme dei geni che una cellula esprime determina se si tratti di una cellula della pelle, di una cellula nervosa o di una cellula muscolare cardiaca, tra i circa 200 tipi di cellule differenti presenti nel corpo umano”.
Katherine C. Palozola, autrice principale dello studio, è la prima a trovare un modo per esaminare l’attività genica in una cellula vivente durante la divisione. Utilizzando una linea cellulare epatica umana, ha contrassegnato l’acido nucleico uridina (uno dei quattro elementi di costruzione dei messaggeri genetici) e lo ha tracciato per vedere quali geni fossero ancora attivi durante la replicazione. Con una certa sopresa, gli scienziati hanno osservato che l’espressione genica era ancora attiva – sebbene a basso livello – durante il processo di replicazione del DNA.
Durante la divisione cellulare i cromosomi sono molto compatti, e si pensava che le sequenze del DNA coinvolte nella regolazione del processo non fossero accessibili e non potessero quindi essere trascritte. I risultati dello studio hanno però indicato che le cose non stanno così: la maggior parte dei geni e le relative regioni vicine che promuovono la funzione genica sono ancora attivamente espressi.
La ricerca ha suggerito quali siano i meccanismi che portano alla differenziazione cellulare: un ruolo importante è svolto dalle sequenze di enhancer, cioè molecole che favoriscono l’espressione genica, situate lontano dal gene sul quale agiscono. Il laboratorio di Gerd Blobel al Children’s Hospital of Philadelphia aveva precedentemente dimostrato che questi modificatori a distanza “sonnecchiano” durante la divisione cellulare e tornano in attività al termine del processo.
“La cosa più sorprendente di questo studio è che alla fine abbiamo dovuto buttare fuori dalla finestra quello che pensavamo di sapere su questo aspetto fondamentale della regolazione genica”, commenta Zaret. “I risultati mostrano che dobbiamo pensare a come i promotori, piuttosto che gli enhancer, siano regolati durante la divisione cellulare. Questa rimessa a fuoco ci dirà in che modo l’identità di una cellula, per come è definita dai geni che esprime, viene mantenuta attraverso la divisione cellulare. Speriamo che questo possa migliorare la nostra capacità di cambiare deliberatamente l’identità di una cellula per creare nuove cellule e tessuti per la terapeutica e per la ricerca”.
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