Storie di successo RST - Svelare i segreti del comportamento cellulare
che non fa parte dei cromosomi, le catene contenenti i geni presenti nel nucleo delle cellule. I geni sono sequenze di acidi nucleici che forniscono le istruzioni sulla costruzione di un organismo vivente e ne determinano il funzionamento. Il progetto Epicentromere, completato nel marzo 2012, ha esaminato i meccanismi interni della cellula e la questione collegata dell'ereditarietà, in particolare ciò che viene ereditato e come avviene questo processo. Tra i suoi risultati più importanti, il progetto ha realizzato notevoli passi avanti nella conoscenza di come vengono attivati i geni, una scoperta che potrebbe avere implicazioni rilevanti a livello molecolare, perché aiuterebbe gli scienziati a chiarire in che modo viene controllata l'espressione genetica. L'obiettivo finale, spiega il dottor Lars Jansen, coordinatore del progetto, consisteva nel migliorare il controllo delle espressioni genetiche anomale, che si verificano ad esempio nei tumori. "Ora è chiaro che per avere la formazione di un tumore non è necessario che vi sia un gene mutante", conclude. "Il problema potrebbe riguardare i meccanismi genetici". In altre parole, potrebbe esserci un malfunzionamento degli apparati che controllano i geni. La prossima generazione Per anni, gli scienziati hanno ritenuto che fossero solo i geni ad essere trasmessi dai genitori ai figli e che il DNA (acido deossiribonucleico, che codifica le istruzioni genetiche utilizzate durante lo sviluppo e il funzionamento di un organismo vivente) fosse l'unico strumento di trasporto delle informazioni genetiche. Tutto il resto era semplicemente un prodotto di questi geni. "Da qualche tempo, ormai, questa idea sta cambiando ed è sempre più diffusa l'opinione che debba esserci anche qualcos'altro", spiega il dottor Jansen. "Le cellule che si dividono hanno funzioni e forme diverse. Vi sono cellule muscolari, neuroni e così via. Quando si dividono, trasmettono il loro DNA, ma anche qualcos'altro, perché tutte le cellule hanno gli stessi geni e quindi deve esserci qualcosa che fornisce alla cellula le informazioni sulla sua identità, ad esempio, di cellula muscolare". Ciò che sappiamo è che, anche se le cellule hanno al loro interno tutti i geni, non tutti sono necessariamente attivati. In una cellula muscolare, ad esempio, il gene specifico del fegato sarà disattivato. "Devono dunque esserci molecole che controllano questa identità cellulare e che gestiscono, per così dire, i loro 'interruttori'", spiega il dottor Jansen. "La novità è che ora sappiamo che qualsiasi sia il gene disattivato, resterà disattivato. Si tratta di un aspetto ereditario". Il progetto ha cercato di scoprire in che modo vengono mantenute queste informazioni, tuttavia, anziché esaminare i geni, gli studiosi si sono concentrati sul "centromero", cioè la parte del cromosoma (una lunga struttura di DNA che si trova nel nucleo delle cellule e che contiene tutte le caratteristiche di un organismo vivente) che controlla il suo comportamento. Il team di Epicentromere ha scoperto che la posizione del centromero è sempre specificata da alcune proteine e non direttamente dalla disposizione del DNA, come avviene nei geni e si è chiesto quale fosse il fattore che rendeva ereditabile questo gruppo di proteine. Avvalendosi di microscopi a fluorescenza, gli scienziati hanno cercato di scoprire esattamente che cosa succedeva a queste proteine nel momento della divisione cellulare. Il dottor Jansen ha trovato che durante questo processo, non solo i geni si dividono in due, ma anche le proteine del centromero si dividono tra le cellule figlie e da qui è sorta una domanda: se ad esempio si parte con dieci proteine ed esse diventano cinque in seguito alla divisione, quanto può andare avanti questo fenomeno prima che le proteine siano terminate? Il dottor Jansen ha ipotizzato l'esistenza di un meccanismo non solo per la divisione delle proteine ma anche per la loro produzione e la loro collocazione nella giusta posizione. Un'eredità importante Si tratta di un'eredità epigenetica, cioè a un livello superiore ai geni e significa che le modifiche ereditabili dell'espressione genetica sono provocate da meccanismi diversi dai cambiamenti subiti dalla sottostante sequenza di DNA. Il successo del progetto Epicentromere in questo settore è legato alla scoperta del meccanismo con il quale le cellule si procurano nuove proteine. Questo processo può avvenire solo una volta durante il ciclo cellulare, altrimenti ci sarebbero troppe o troppo poche proteine e il meccanismo che controllano verrebbe danneggiato. "Abbiamo scoperto che questo meccanismo si attiva dopo la divisione della cellula e abbiamo mostrato in che modo viene controllato", dichiara il dottor Jansen. "Abbiamo trovato un adattatore, o molecola ponte, che si adatta a una proteina vecchia e a una nuova. In questo modo, la cellula fa in modo che la vecchia proteina sia sostituita esattamente nel luogo e nel momento giusti". Il progetto Epicentromere ha dimostrato che l'eredità può riguardare anche qualcosa di diverso dal DNA e, cosa molto importante, ha delineato in che modo questa eredità viene controllata nello spazio e nel tempo. Si tratta di un passo importante per comprendere il ruolo dei sistemi epigenetici. - Nome del progetto: Determining the epigenetic mechanism of centromere propagation - Acronimo del progetto: Epicentromere - Numero di riferimento del progetto: 224874 - Nome/paese del coordinatore del progetto: Fundacao Calouste Gulbenkian, Portogallo - Costo totale del progetto: 100 000 euro - Contributo CE: 100 000 euro - Inizio/fine del progetto: aprile 2008 - marzo 2012