Skip to main content

A systems approach linking genotype and environment to phenotype: oxidative stress response mechanisms in fission yeast

Article Category

Article available in the folowing languages:

La variabilità genetica influisce sulla risposta allo stress ossidativo

Il fenotipo cellulare e la risposta alle condizioni ambientali sono determinati dal genotipo di ogni organismo. Sulla base di questo principio, un importante consorzio europeo ha cercato di chiarire la relazione complessa che esiste tra la variabilità genetica e la risposta fornita allo stress ossidativo.

Salute

Lo stress ossidativo è provocato da un eccesso di specie reattive dell'ossigeno (ROS), che sostanzialmente provocano il danneggiamento del DNA e di altri componenti cellulari. I ROS si formano come sottoprodotti metabolici delle cellule con crescita aerobica e dopo l'esposizione ad agenti ambientali come le radiazioni ultraviolette. La generazione di risposte antiossidanti è fondamentale per la vitalità della cellula e una limitazione di questa capacità di risposta negli esseri umani è causa di invecchiamento, cancro, aterosclerosi, morbo di Alzheimer e di Parkinson. Evidenze crescenti indicano che la risposta allo stress ossidativo è mediata dall'attivazione di una cascata di MAPK (protein-chinasi attivata da mitogeni), attraverso l'espressione dei geni di sopravvivenza da parte del fattore di trascrizione Pap1 simile ad AP1, oltre che, nel lievito, dall'azione del regolatore Prr1. Il progetto PHENOXIGEN, finanziato dall'UE, ha lavorato proprio per comprendere meglio i meccanismi che regolano lo stress ossidativo. A questo scopo, il consorzio ha utilizzato lieviti di fissione come organismi modello, cercando di associare i fattori genetici al fenotipo. Oltre a una descrizione dettagliata della risposta allo stress cellulare, i partner hanno affrontato questioni biologiche fondamentali, riguardanti la variabilità genetica naturale che influisce sulla risposta allo stress ossidativo. Considerata la nota complessità delle reti di regolazione, il consorzio ha intrapreso un'analisi per l'associazione di tratti molecolari e cellulari specifici a livello di tutto il genoma. Per oltre 170 ceppi geneticamente diversi di lieviti, gli scienziati hanno monitorato la capacità di risposta allo stress ossidativo attraverso l'analisi della crescita continua e la misurazione di varie proprietà molecolari, tra cui l'espressione proteica e dell'RNA. La mappatura di questi tratti sul genoma del lievito tramite l'analisi QTL (locus del carattere quantitativo) ha rivelato un'area hotspot di 713 geni che svolgono un ruolo nella risposta allo stress ossidativo. Il consorzio PHENOXIGEN ha ottenuto importanti risultati per quanto riguarda il ruolo della variabilità genetica nella determinazione delle risposte cellulari allo stress ossidativo. Queste informazioni, unite all'identificazione delle reti di regolazione implicate nella risposta allo stress a livello eucariotico, serviranno per comprendere la natura di varie patologie complesse.

Scopri altri articoli nello stesso settore di applicazione