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Single-cell dynamics of Gal1 transcriptional memory inheritance in Saccharomyces cerevisiae

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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.

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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.

Parole chiave

Epigenetica, lievito, memoria trascrizionale, Gal1

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