Attivazione genetica e trascrizione
Il nucleo delle cellule dei mammiferi e delle altre cellule eucariote contiene l'intero materiale genetico dell'organismo. La funzionalità della cellula dipende da quale gene viene attivato o disattivato in un determinato momento, una caratteristica che varia a seconda del tipo di cellula e che permette a cellule diverse di esercitare varie funzionalità. Questo tipo di espressione genetica svolge un ruolo fondamentale anche nella differenziazione delle cellule staminali negli specifici tipi che si rendono necessari nel corso dello sviluppo. La trascrizione e l'espressione genetica dipendono dalla prossimità delle regioni cromosomiche all'involucro nucleare, cioè alla barriera che separa il contenuto del nucleo dal citosol. Gli scienziati hanno mostrato recentemente che la rilocazione del locus genomico in zona periferica reprime l'espressione genetica nelle cellule staminali embrionali (ESC) dei ratti. Grazie ai finanziamenti dell'UE per il progetto GRPN ("Gene regulation at the nuclear periphery"), i ricercatori hanno cercato di comprendere se questo effetto svolga un ruolo nella differenziazione e nello sviluppo. Quando viene attivata, durante la differenziazione neurale delle cellule ESC dei ratti, il gene della pleiotrofina proneurale (PTN) (un regolatore fondamentale della neurogenesi) si allontana dalla periferia. Gli scienziati hanno impiegato due modelli in vitro di cellule ESC dei ratti per studiare gli effetti dell'attivazione genetica, in cui le cellule erano differenziate in EpiESC (ESC epiblasti) e in cellule progenitrici neurali (NPC) che costituiscono il neuroectoderma. Le EpiESC sono cellule staminali pluripotenti che possono trasformarsi in qualsiasi tipo di cellula. Nelle EpiESC, tre loci su cinque si sono spostati nel centro nucleare, un movimento correlato all'attivazione genetica mostrata dallo stato di trascrizione. Per il movimento degli altri due loci era necessaria la differenziazione in NPC. Per chiarire se il movimento preceda l'attivazione genetica o ne sia una conseguenza, gli scienziati hanno attivato il gene PTN nelle mESC, ottenendo come risultato un aumento di 25 volte dell'espressione genetica, oltre alla rilocazione nel centro nucleare. In questo modo si è ottenuta la prima evidenza sperimentale che l'attivazione della trascrizione è sufficiente per indurre il riposizionamento nucleare in un gene endogeno. Una migliore comprensione dei meccanismi che controllano l'espressione genetica nelle cellule staminali potrà aprire la strada alla sovra o sottoregolazione di determinati geni a scopo terapeutico. Grazie al finanziamento dell'UE, il progetto GRPN ha scoperto una parte importante di questo meccanismo e la sua ubicazione.