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L’epigenetica nel lievito

Comprendere il modo in cui le cellule ereditano il loro stato epigenetico è una questione complessa. Alcuni ricercatori europei hanno trovato le risposte nel lievito.
L’epigenetica nel lievito
Le cellule possiedono un meccanismo detto memoria trascrizionale che permette loro di ricordare quali geni devono esprimere in ogni momento. Ciò garantisce che rispondano velocemente ai loro segnali ambientali. È oggi ampiamente accettato che la memoria trascrizionale faccia parte del profilo epigenetico della cellula, che è trasmesso alla progenie tramite un meccanismo sconosciuto.

L’eterogeneità delle cellule ostacola la nostra capacità di definire l’ereditabilità dell’epigenetica e indirizza verso nuovi approcci su cellule singole. In questo contesto gli scienziati dell’iniziativa TXNMEMGAL1 (Single-cell dynamics of Gal1 transcriptional memory inheritance in Saccharomyces cerevisiae), finanziata dall’UE, hanno deciso di osservare questi processi in cellule vive. A tal fine hanno scelto di studiare il lievito gemmante Saccharomyces cerevisiae, e in particolare il gene Gal1, coinvolto nel metabolismo del galattosio.

La ricerca passata indica che le cellule di lievito mai esposte a galattosio presentano una risposta trascrizionale di Gal1 più lenta rispetto a quelle coltivate in presenza di galattosio. Sembra che gli enzimi che rimodellano la cromatina e i modificatori degli istoni influenzino in parte questo processo.

I ricercatori auspicavano di delineare il modo in cui le cellule di lievito pre-esposte trasmettono la memoria trascrizionale alla loro progenie e per quante generazioni questa memoria è trasmessa. Utilizzando un approccio di microfluidica di ultima generazione hanno spostato ripetutamente le cellule di lievito da terreni di coltura con galattosio a terreni di coltura con glucosio. Ciò ha permesso loro di sezionare con successo la memoria e l’eredità trascrizionali di Gal1 in singole cellule di lievito e di identificare nuovi fattori coinvolti nella memoria di Gal1. Hanno sottoposto a screening oltre 500 ceppi con mutazioni nei fattori associati alla cromatina per comprendere in che modo questi regolatori influenzino la re-induzione di Gal1 a livello di trascritto e attraverso la biochimica della cromatina.

Nel loro insieme gli strumenti e le scoperte dello studio TXNMEMGAL1 offrono informazioni senza precedenti sulla memoria trascrizionale e l’eredità epigenetica a livello di singole cellule. Considerata la conservazione dei meccanismi tra le cellule eucariote queste informazioni dovrebbero ampliarsi alle cellule umane e contribuiranno a comprendere le risposte cellulari integrate alle modifiche ambientali.

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Keywords

Epigenetica, lievito, memoria trascrizionale, Gal1