L’ingegnerizzazione dei modelli nei batteri Lo studio delle origini genetiche delle strisce nel mondo animale ha fornito risultati molto interessanti. I ricercatori finanziati dall’UE hanno utilizzato la biologia sintetica per ingegnerizzare la formazione delle strisce nei batteri e rispondere così a domande fondamentali della biologia evolutiva. Salute © Thinkstock Riuscire a chiarire le reti di regolazione genica (Gene regulatory networks, GRN) è un compito particolarmente complesso. Le GRN sono moduli di elaborazione delle informazioni che si formano naturalmente, deputate al controllo dei processi evolutivi. Comprendere la formazione di questi modelli negli organismi eucarioti superiori, chiarendo il modo in cui le informazioni genetiche vengono tradotte per indurre la differenziazione cellulare e ottenere strutture spaziali specifiche è molto importante. Come è noto, la produzione di colori specifici dipende dalle concentrazione di morfogeno, cioè di una particolare molecola di segnalazione. Concentrazioni elevate, medie o basse di morfogeno, ad esempio, possono attivare la colorazione blu, bianca o rossa di una striscia a livello genetico. I ricercatori del progetto SYNTHSTRIPE (“Synthetic gene regulatory networks for single-stripe gene expression”) hanno sintetizzato GRN allo scopo di ottenere le strisce in modo controllato e chiarire quali sono le proprietà e le funzioni di queste reti. In passato, i ricercatori costruivano circuiti genetici con comportamenti predefiniti per i singoli casi. Per sviluppare GRN costituite da tre nodi, i componenti del progetto hanno combinato la modellazione con dati sperimentali sui profili di concentrazione dell’RNA messaggero per ogni gene, in modo da chiarirne la funzione, superando le tecnologie più avanzate e progettando reti geniche sintetiche per la formazione di strisce. Più specificamente, hanno sviluppato un prototipo di scaffold di rete flessibile con la capacità di creare topologie di reti diverse. In questo caso, sono state ottenute quattro reti circolari incoerenti “feed-forward” per la formazione delle strisce. Il team ha utilizzato come attivatori le polimerasi dell’RNA dei fagi T7 e SP6 e ha selezionato i fattori di trascrizione batterica come repressori. Oltre a controllare la formazione delle strisce nelle GRN sintetiche, i ricercatori sono riusciti a ingegnerizzare un’anti-striscia. I risultati del progetto dimostrano che lo sviluppo di uno spazio di progettazione di una rete unificata dopo aver esplorato ampiamente le mappe genotipo-fenotipo è una soluzione più flessibile e potente di una GRN basata su casi specifici. Questo approccio alla biologia sintetica potrebbe fare luce su numerosi misteri del nostro fino ad oggi rimasti insoluti. Le informazioni ottenute offrono interessanti e ampie applicazioni, che vanno dalle biotecnologie alla protezione ambientale, fino alla biomedicina. Parole chiave Biologia sintetica, formazione delle strisce, reti di regolazione genica, morfogeno, espressione genetica
