Foto di un centriolo aòl microscopio elettronico.
Credit: Pierre Gönczy / EPFL
I centrioli sono strutture a forma di barile all’interno delle cellule, costituiti da più proteine. Sono attualmente al centro di molte ricerche, dal momento che le mutazioni nelle proteine che li compongono possono causare una vasta gamma di malattie, tra cui anomalie dello sviluppo, disturbi respiratori, sterilità maschile e il cancro.
In una ricerca pubblicata in Cell Research, gli scienziati dell’ EPFL mostrano che i centrioli originali di un uovo fecondato, che provengono solo dal padre, persistono attraverso decine di divisioni cellulari negli embrioni. La sorprendente scoperta solleva la possibilità che i centrioli possano effettivamente essere portatori di informazioni, con profonde implicazioni per la biologia e il trattamento di diverse malattie.
Forse più noti per il loro ruolo nella divisione cellulare, i centrioli assicurano che i cromosomi siano correttamente trasmessi alle nuove cellule figlie. Durante la riproduzione, entrambi i genitori contribuiscono ugualmente al materiale genetico del nascituro, mentre l’ovulo femminile dona la maggior parte degli organelli cellulari, come i mitocondri. Tuttavia, i centrioli dell’embrione appena fecondato provengono esclusivamente dallo sperma del padre e portano con sé eventuali malfunzionamenti alle prime cellule embrionali.
Passando informazioni attraverso le generazioni
Il laboratorio di Pierre Gönczy, presso l’Istituto svizzero EPFL, in una ricerca sperimentale sul cancro ha scoperto che i centrioli possono portare queste informazioni al di là delle prime cellule di un embrione in via di sviluppo e per diverse generazioni di cellule. Lo studio si è concentrato sui verme C. elegans, che sono comunemente usati come organismo modello per lo sviluppo embrionale e le malattie genetiche umane. Come in altre specie, compreso l’uomo, i centrioli in C. elegans sono forniti solo da spermatozoi.
Al fine di monitorare il destino dei centrioli, gli scienziati hanno usato versioni di C. elegans geneticamente modificate in cui tre diverse proteine del centriolo sono state evidenziate con un segnale fluorescente. Vermi maschi con proteine taggate si sono accoppiati con femmine senza tag, in modo che gli scienziati potevano specificamente monitorare il contributo dei componenti del centriolo derivati dal padre, nel corso dell’ embriogenesi.
La squadra di Gönczy ha ripreso i segnali fluorescenti in diverse divisioni cellulari degli embrioni in via di sviluppo e ha scoperto che il contributo paterno di proteine del centriolo può effettivamente persistere fino a dieci generazioni di cellule. I dati mostrano per la prima volta che i centrioli sono notevolmente persistenti negli embrioni.
Ancora più intrigante sono le implicazioni dello studio nella biologia in generale, in quanto solleva la possibilità che i centrioli, persistente in diversi cicli cellulari, potrebbe effettivamente essere un vettore di informazioni non-genetiche.Se ciò fosse confermato, potrebbe rappresentare un cambiamento di paradigma nel modo di pensare e di comprendere la biologia di un organello che è presente in tutta l’evoluzione degli eucarioti.
Considerando il numero di malattie associate con centrioli, questo studio potrebbe aprire la strada ad approcci terapeutici innovativi. In particolare, lo studio dimostra come centrioli malfunzionanti possono passare direttamente dal padre al nuovo embrione.Questo può avere gravi implicazioni per il nostro modo di intendere le malattie causate dal centriolo.
” I centrioli sono sempre stati considerati visti come qualcosa che avvia lo sviluppo dell’embrione”, dice Pierre Gönczy. “Qui dimostriamo che centrioli potrebbero essere il mezzo di trasmissione un patrimonio unidirezionale di informazioni, con notevole impatto nello sviluppo precoce”.
Il team sta ora indagandose la persistenza eccezionale di centrioli si estende ad altri sistemi, comprese le cellule umane:
Fonte: Balestra FR, von Tobel L, Gonczy P. Paternally contributed centrioles exhibit exceptional persistence in C. elegans embryos. Cell Research 24 April 2015. DOI: 10.1038/cr.2015.49
