(DNA-Immagine Credit Public Domain).
Il nostro DNA funge da modello per il macchinario cellulare che consente a cellule, organi e persino interi organismi di funzionare. Tuttavia, le mutazioni nel nostro DNA possono causare malattie genetiche. Le mutazioni puntiformi in un singolo sito, così come le delezioni, le duplicazioni e le inversioni, sono esempi di tali mutazioni del DNA.
L’inversione si riferisce a un pezzo di DNA che inverte il suo orientamento nel genoma. Poiché le inversioni sono più difficili da analizzare rispetto ad altre forme di mutazioni, sono poco conosciute. Gli scienziati dell’EMBL Heidelberg, in collaborazione con i colleghi dell’Università di Washington negli Stati Uniti e dell’Università Heinrich Heine di Düsseldorf in Germania, hanno stabilito che le inversioni sono uno dei processi mutazionali più comuni negli esseri umani.
I ricercatori hanno scoperto come si formano le inversioni e hanno studiato in dettaglio una serie di 40 inversioni che si formano in modo ricorrente nel genoma, dove la sequenza del DNA ruota avanti e indietro. Queste inversioni “flip-flop” si trovano tipicamente in regioni legate allo sviluppo di alcune malattie umane chiamate disordini genomici.
“Abbiamo scoperto che le inversioni si formano a una velocità molto più alta di quanto si pensasse in precedenza. Negli esseri umani, almeno lo 0,6% del genoma cambia ripetutamente direzione, rendendo l’inversione uno dei processi mutazionali più veloci negli esseri umani”, ha affermato Jan Korbel, EMBL Senior Scientist e Head of Data Science. “In questi siti, il genoma non è stabile: la direzione del codice del DNA continua a cambiare avanti e indietro”.
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Queste aree instabili ospitano i molti geni umani essenziali. Gli studi scientifici sulla regolazione genica a lunga distanza o sull’epigenetica devono ora tenere conto di questo comportamento di ribaltamento delle regioni genomiche.
Interpretazione artistica delle inversioni nel genoma umano. Credito: Isabel Romero Calvo/EMBL
Le inversioni sono rilevanti anche per lo sviluppo di malattie umane, come i ritardi dello sviluppo nei bambini o i disturbi neuropsichiatrici negli adulti. “Nonostante la loro importanza, queste regioni sono state molto difficili da studiare prima a causa della loro complessità. Dimostrare che queste inversioni in effetti si ribaltano avanti e indietro richiedevano una nuova serie di metodi computazionali”, ha affermato Tobias Marschall, Direttore dell’Istituto di biometria medica e bioinformatica e dell’Università Heinrich Heine di Düsseldorf. “Ora possiamo fornire ai genetisti umani un nuovo strumento per comprendere l’origine della malattia nei loro pazienti”.
Evan Eichler, capogruppo dell’Università di Washington , ha dichiarato: “Abbiamo dimostrato per la prima volta che le inversioni possono essere associate a rari riarrangiamenti genomici riscontrati nell’autismo pediatrico, nel ritardo dello sviluppo e nell’epilessia. La domanda ora è: perché? Ipotizziamo che alcune configurazioni ai fianchi delle inversioni predispongano o proteggano gli individui e la loro prole dai riarrangiamenti associati alla malattia. Questo potrebbe avere un’applicazione pratica in clinica, dove potrebbe essere utilizzato per identificare le famiglie a rischio di sviluppare questi disturbi”.
Autore:Annika Grandison
Fonte:Cell
