Le origini molecolari della diversità
Secondo il principio centrale della biologia, la trascrizione del DNA avviene nell’RNA messaggero (mRNA), che a sua volta si traduce in proteina. La regolazione dell’espressione genica avviene a vari livelli, nel corso dell’intero processo. Le potenzialità di codifica e la versatilità funzionale dei geni è enormemente aumentata dall’AS, un processo con cui il mRNA viene modificato, conservando o tralasciando esoni per generare diverse isoforme proteiche. Gli scienziati del progetto EVOALTSPLICE finanziato dall’UE hanno indagato sull’evoluzione dei meccanismi dell’AS nei vertebrati, nell’intento di identificare pattern di splicing conservati biologicamente informativi e riferiti a condizioni specifiche. I componenti del team EVOALTSPLICE hanno confrontato i trascrittomi di vari organi di 10 specie di vertebrati, lungo un periodo evolutivo di 350 milioni di anni, scoprendo che il profilo AS di geni in tali organi è più correlato all’identità di una specie rispetto al tipo di organo, anche quando si confrontano specie che divergono soltanto intorno a 6 milioni di anni fa. Utilizzando un metodo computazionale, i ricercatori sono riusciti a identificare le combinazioni degli elementi regolatori in cis che potrebbero fungere da marcatori predittivi per i pattern di splicing dipendenti dai tessuti nelle specie dei vertebrati. Dati ricavati da topi hanno mostrato che i pattern AS sono generalmente controllati da funzioni regolatorie in cis notevolmente ben conservate. La diversificazione dello splicing e le differenze fenotipiche dei vertebrati, tuttavia, sono probabilmente riconducibili solo a un sottoinsieme di eventi AS che provocano alterazioni delle interazioni proteina-proteina. I ricercatori hanno scoperto che la conservazione di introni, responsabili per l’AS nelle piante e negli eucarioti unicellulari, è sorprendentemente frequente nei mammiferi e riguarda circa il 75 % di geni multiesonici. I ricercatori hanno anche indagato su un esone alternativo nel gene PTBP1, utilizzando linee cellulari umane. Il salto dell’esone ha determinato una proteina PTBP1 meno potente e indica che la sua evoluzione ha contribuito al cambiamento dei suoi bersagli di splicing nei mammiferi. Utilizzando l’etichettatura di introni e la microscopia confocale a disco rotante, gli scienziati hanno anche indagato su come differenti segnali di splicing influiscono sullo splicing di cellule umane viventi. Dai risultati è emersa la prova che la forza del sito di splicing incide sulla cinetica dello splicing. Il lavoro svolto dal gruppo EVOALTSPLICE è culminato con pubblicazioni nelle riviste a revisione paritaria di grande prestigio Science, Molecular Cell, Nature, Genome Research e Molecular Microbiology. Le ricerche sullo splicing e la trascrizione genica hanno un vasto significato in biologia molecolare e supportano sviluppo e malattia.
Parole chiave
Vertebrati, splicing alternativo, variazione evolutiva, isoforme proteiche
