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Ridurre le frontiere: nuove informazioni su come funzionano i geni

I progressi fatti nella visualizzazione delle strutture atomiche delle cellule sono stati riconosciuti con il Premio Nobel per la chimica del 2017. Questi metodi sempre più potenti fanno luce su come siamo costruiti e adesso l’uso della microscopia a super-risoluzione rivela aspetti dell’interrelazione dei geni con i meccanismi che li controllano.
Ridurre le frontiere: nuove informazioni su come funzionano i geni
Le cellule rispondono al loro ambiente per mezzo della regolazione genica che coinvolge fattori di trascrizione di proteine. La trascrizione, il meccanismo che controlla l’espressione genica, è regolata legando fattori a promotori di geni che attivano o reprimono l’espressione. Anche se fondamentali per capire come sono controllati i geni, i meccanismi con i quali i fattori trovano gli obiettivi rimangono poco chiari. La microscopia avanzata a super-risoluzione mostra che i nostri geni sono controllati da gruppi di sostanze chimiche che formano nano strutture simili a palloni, il che apre alla ricerca su quello che i ricercatori definiscono “l’aspetto sotto-esplorato e nuovo della regolazione genetica” per mezzo di tecnologie non disponibili fino a poco tempo fa.

I ricercatori dell’Università di York, due dei quali hanno ricevuto un sostegno dal progetto ISOLATE, finanziato dall’UE, hanno appena pubblicato un articolo intitolato, “Raggruppamenti di fattori di trascrizione regolano i geni nelle cellule eucariotiche”. Nell’articolo illustrano la loro scoperta che, affermano, risponde all’annosa questione di come i fattori di trascrizione riescano a trovare i loro obiettivi. Usando la microscopia a fluorescenza a singola molecola, il team ha ottenuto quella che il professor Mark Leake, professore di fisica biologica presso l’Università di York, ha descritto come l’abilità “mozzafiato” di vedere dentro le cellule, una molecola alla volta.

Il team crede che il processo di raggruppamento sia dovuto a un’ingegnosa strategia che le cellule usano per permettere ai fattori di trascrizione di raggiungere i loro geni obiettivo il più velocemente possibile. Il fatto che le dimensioni di questi nano palloni corrispondano agli spazi tra il DNA quando è racchiuso dentro una cellula, secondo loro, non è una coincidenza. Il DNA è stretto nelle cellule, lasciando pochi spazi tra filamenti separati in modo simile alla maglia di una rete da pesca. Le dimensioni della maglia sono molto simili alle dimensioni dei nano palloni identificati dai ricercatori.

Il professor Leake ha detto a Science Daily “Questo significa che i nano palloni possono rotolare lungo segmenti di DNA ma e poi passare su un altro segmento vicino. Questo permette a ogni pallone di trovare il gene specifico che controlla molto più velocemente che se non fosse loro possibile saltare in questo modo. In altre parole, le cellule possono rispondere il più velocemente possibile ai segnali che vengono da fuori, il che è un vantaggio enorme nella lotta per la sopravvivenza.”

I ricercatori sperano che le loro scoperte possano avere importanti implicazioni meccaniche per capire le placche amiloidi che si trovano nelle malattie neurodegenerative come le malattie di Alzheimer e Parkinson. Una conoscenza più approfondita del meccanismo di raggruppamento non solo potrebbe essere preziosa per capire tali malattie, ma potrebbe in futuro permettere nuove applicazioni di biologia sintetica per creare circuiti di geni con, per esempio, una serie di tempi di risposta su misura.

ISOLATE (Developing single cell technologies for systems biology) era una Rete di formazione iniziale che coinvolgeva undici tirocinanti in un programma che andava dalla microtecnologia all’avanguardia, la bioingegneria, la biofisica, attraverso la chimica fino alla biochimica e alla biologia dei sistemi.

Per maggiori informazioni, consultare:
Pagina web del progetto su CORDIS

Fonte: Sulla base di informazioni diffuse dal progetto e segnalazioni dei media

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