Il nostro genoma contiene tutte le informazioni necessarie per formare un essere umano completo. Questa informazione, codificata nel DNA del genoma, si estende per uno o due metri di lunghezza, ma riesce comunque a essere contenuta in una cellula circa 100 volte più piccola di un pisello verde. Per fare ciò, il genoma deve essere compattato.
Ora un team guidato da Jacques Drouin, ricercatore presso il Montreal Clinical Research Institute (IRCM) e Professore presso la Facoltà di Medicina dell’Università di Montréal, ha identificato una chiave che può aprire alcune parti del genoma compattato o chiuso. La scoperta di questa chiave, un fattore pionieristico, fornisce nuove informazioni sui meccanismi di accesso al genoma ed è stata recentemente pubblicata su Nature Genetics. Come un archeologo che scopre una civiltà a lungo sepolto e rivela una cultura completamente nuova, questo fattore pionieristico fornisce l’accesso a parti del genoma che erano inaccessibili a causa del suo stato compatto.
(Vedi anche:Nuova comprensione dell’ organizzazione spaziale del nostro genoma).
Le nostre vite sono iniziate quando due cellule – un ovulo e uno spermatozoo – si sono incontrate. Insieme hanno prodotto una varietà di “progenie” le cui funzioni e proprietà differiscono dalle loro. Il corpo umano ha in realtà molti tipi di cellule – circa 200.
Come può essere spiegata questa diversità? La risposta sta nei geni.
Immagina il DNA come un libro, con ogni gene pari a una pagina di informazioni. Quando si formano nuove cellule, un esercito di traduttori noti come “fattori di trascrizione” è chiamato in causa. Ogni fattore riproduce pagine specifiche del libro in varie fasi dello sviluppo di una persona. Grazie a queste pile di pagine, una cellula si differenzia, acquisendo un’identità distinta.
“Ecco perché una cellula nel fegato e una cellula nella punta del dito del piede condividono lo stesso antenato”, ha spiegato Drouin, che è Direttore dell’Unità di ricerca sulla genetica molecolare dell’IRCM.
Per fare questo lavoro, i fattori di trascrizione devono avere accesso al gene giusto al momento giusto. Ma solo la parte non compatta del genoma è accessibile ai fattori di trascrizione. Quindi, varie parti del genoma devono essere “aperte” per produrre cellule diverse. Ma come?
La chiave si chiama Pax7
È qui che intervengono Jacques Drouin e il dottorando Alexandre Mayran, esaminando due tipi di cellule ipofisarie.
“I due tipi di cellule sembravano utilizzare gli stessi fattori di trascrizione per svilupparsi, fino all’ultimo stadio”, ha ricordato Drouin. “In teoria, dovrebbero essere identici, ma hanno funzioni completamente diverse e si trovano in diverse parti della ghiandola pituitaria.”
Cercando di capire perché, i ricercatori dell’IRCM si sono concentrati su una molecola, Pax7, e sono stati in grado di dimostrare il suo ruolo cruciale. “Pax7 si comporta come una chiave, aprendo parti specifiche del genoma”, ha detto Drouin. “È quello che chiamiamo fattore pionieristico: agendo da pioniere, Pax7 dà accesso a 2.500 nuovi siti che i fattori di trascrizione possono associare e esprimere geni che erano precedentemente irraggiungibili“.
Coreografia perfettamente sincronizzata
Nonostante il suo importante ruolo nello sviluppo degli embrioni, l’azione del fattore pionieristico Pax7 è ben lungi dall’essere ben compresa. Senza fattori pionieristici, le nostre cellule non sarebbero in grado di diversificarsi a tal punto. Inoltre, l’azione pionieristica deve avvenire nel posto giusto e al momento giusto affinché il tessuto si sviluppi normalmente. Se il meccanismo fallisce, alcuni geni verranno espressi per errore e questa espressione genica inappropriata provoca malattie come il cancro.
Continuando la loro ricerca, il team IRCM ora esaminerà il meccanismo di azione di Pax7 più a fondo. “Vorremmo identificare le proteine che interagiscono con Pax7 al fine di aprire parti specifiche del genoma compatto, che potrebbero essere obiettivi terapeutici futuri”, ha detto Drouin.
In effetti, i pionieri sono fattori chiave per la riprogrammazione delle cellule – per produrre cellule che secernono insulina di cui le persone con diabete hanno bisogno, per esempio o per rimpiazzare neuroni persi nel cervello dei pazienti con malattia di Parkinson. Comprendere i fattori pionieri è quindi una priorità per realizzare le promesse della terapia cellulare e genica. Per Drouin e la sua squadra, la caccia al tesoro è appena iniziata.
Fonte: EurekAlert
