Prendete gli occhiali e preparatevi al genoma in 3D

Non è una novità assoluta e già da tempo si parla di mappe tridimensionali del genoma, ma finalmente un gruppo di ricercatori francesi è riuscito ad ottenere una mappa tridimensionale del genoma della Drosophila con una risoluzione mai raggiunta fino ad ora.

Dopo la notizia del genoma a 1000 dollari, la ricerca apparsa sulle pagine di Cell mette in luce un aspetto del funzionamento del dna: la sua organizzazione spaziale dentro il nucleo della cellula. L'espressione genica infatti è il risultato non solo della sequenza nucleotidica ma anche dell'organizzazione spaziale che il dna ha nel nucleo e di come i cromosomi permettono di avvicinare (e far interagire) pezzetti del genoma che si trovano lontani.

Come ha dichiarato Giacomo Cavalli, autore della ricerca e scienziato dell'Institute of Human Genetics di Montpellier:

“Conceptually, we’re entering a new era. Forty years ago we looked at single genes, now we know we need to look at them in context — that’s the 3D folding of chromosomes.”

Questo risultato è stato possibile grazie alla combinazione di tecniche molecolari in grado di "fotografare" l'architettura dei cromosomi e alla nuove tecnologie di sequenziamento che hanno notevolmente ridotto i costi e i tempi necessari a leggere le basi che compongono la sequenza del genoma. Le applicazioni (non immediate) vanno dallo studio dello sviluppo embrionale all'analisi delle alterazioni che avvengono nelle cellule tumorali e di altre malattie.

Per capire il perché la struttura trimensionale sia così importante basta pensare al dna stesso. Ovvero una lunga molecola formata dalla ripetizione dei 4 nucleotidi, che deve compattarsi in uno spazio piccolissimo come quello del nucleo. Pensando ad una metafora scontata, è un po' come voler fare entrare un elefante in una cinquecento. Ma le cellule hanno sviluppato dei sistemi per riuscirci.

E una volta che il dna viene compattato con gli istoni a formare la cromatina, deve spesso modificare la propria struttura nei diversi momenti del ciclo cellulare (come la trascrizione o la replicazione) e srotolarsi e aprirsi, sempre seguendo i vincoli di spazio che la cellula impone. E' facile quindi immaginare come in questo groviglio (non casuale) tratti lontani del dna vengano a trovarsi vicini e a interagire gli uni con gli altri. Il genoma della Drosophila è composto da circa 14mila geni.

La mappa tridimensionale pubblicata oggi mostra come il genoma della Drosophila si divida in diversi domini, che separano geni attivamente espressi da quelli "spenti" da meccanismi epigenetici. Questo conferma che geni anche molto lontani nella sequenza genomica possono in realtà interagire, anche se resta da chiarire se la struttura tridimensionali influenzi anche la funzione dei geni nella cellula.

(di Francesca Petrera)

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