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Inizia l'era del trascrittoma
Solo il 2% del genoma serve a far produrre proteine: assume più importanza lRna
E ora tutto diventa (ancora) più complesso. Due studi in uscita domani sulla prestigiosa rivista scientifica Science rivoluzionano molte conoscenze sulla genetica, assegnando a una molecola meno «popolare» del famoso Dna (acido desossiribonucleico) una posizione destinata ad essere dominante nei futuri studi biologici e a rivoluzione molte prospettive. La nuova molecola «star» si chiama Rna (acido ribonucleico) e il dogma su cui i nuovi studi mettono una pesante pietra è quello del cosiddetto «un gene-una proteina» (la cui solidità era peraltro messa già a ben dura prova da diversi anni).
Gli studi in questione, in termini tecnici, dicono che solo il 2 percento del genoma codifica per proteine anche se ben il 62 percento del Dna viene trascritto in Rna e che circa la metà delle 180 mila molecole di Rna sono «non codificanti».
CHE COSA SIGNIFICA - Per capire meglio che cosa significa è meglio fare un passo indetro, al 2001, quando, con la conclusione del celebre Progetto Genoma si disse che ormai eravamo in possesso del «libro della vita», perché gli scienziati erano stati in grado di «leggere» tutte le lettere (basi) che compongono il Dna contenuto nei nostri cromosomi. Una volta raggiunto questo scopo il passo successivo avrebbe dovuto essere quello di capire in quella sterminata sequenza di lettere quali sotto-sequenze costituissero dei geni cioè delle «parole» capaci di istruire la cellula a fabbricare le proteine(i "mattoni" strutturali e funzionali di qualsiasi essere vivente). Per parecchio tempo si era pensato che a ogni gene corrispondesse una proteina (da qui il dogma un gene-una proteina). Poi si capì che le cose non potevano stare in questo modo perché le proteine erano troppe (tra il mezzo milione e il milione) per poter essere codificate ciascuno da un gene diverso, anche perché si riteneva che i geni fossero circa 100mila.
A minare ulteriormente la solidità del dogma in questione arrivarono osservazioni successive che portarono a circa 20mila la stima dei geni contenuti in una cellula. Come spiegare allora la possibilità del genoma di far produrre tutte queste proteine? Semplice (si fa per dire), bastava che i geni fossero «letti» in modo diverso dalla molecola che doveva trasferire le sue informazioni ai «macchinari cellulari» (ribosomi) deputati ad assemblare gli aminoacidi , cioè i «pezzi» che compongono le diverse proteine.
Ebbene gli studi che stanno per uscire su Science, che sono stati condotti su cellule di topo, ma i risultati sono applicabili anche alle cellule umane, dicono che la percentuale del genoma destinata a codificare proteine è estremamete ridotta, e che, invece, la quantitià complessiva di Rna (trascrittoma) che invece si trova nelle cellule è enormemente più grande di quanto ci si aspettasse.
COINVOGIMENTO ITALIANO - Queste ricerchesono il punto di arrivo di un progetto che ha coinvolto oltre 190 ricercatori di 51 istituti centri di ricerca di 10 Paesi.
Sono una ventina i ricercatori italiani, degli istituti Telethon Dulbecco, Istituto Telethon di Genetica e Medicina (TIGEM) di Napoli; Istituto Nazionale dei Tumori di Milano, Scuola Internazionale Di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste; Istituto di Tecnologie Biomediche del CNR di Bari, Consorzio Interuniversitario per le Biotecnologie a Trieste. Ed è un italiano il coordinatore, Piero Carninci, che da dieci anni lavora in Giappone, nell'istituto Riken di Yokohama, e che ha messo a punto le tecniche di raccolta e analisi dei dati su cui si basa la ricerca. Il lavoro è stato condotto nell'ambito del progetto Fantom, avviato circa dieci anni fa e giunto alla terza edizione, finanziato e condotto dal Gruppo di ricerca sul genoma dell'istituto Riken.
NUOVA ERA - «Si sta compiendo il passaggio dall'epoca del genoma a quella del trascrittoma. In effetti potremmo dire che abbiamo portato a termine il progetto trascrittoma, allo stesso modo in cui nel 2001 era stato completato il progetto genoma» spiega Elia Stupka, bionformatico dell'Istituto Telethon-Tigem di Napoli, che ha partecipato attivamente alla interpretazione dei dati dello studio insieme al suo collega Diego Di Bernardo. «Per ora quello che abbamo potuto fare è cercare di interpretare i cosiddetti "trascritti", cioè le molecole di Rna che sono state riscontrate nella cellula e cercare di ipotizzare la loro funzione con modelli matematici e statistici. Ora bisognerà andare a verificare in laboratorio queste ipotesi».
CONSEGUENZE - Che cosa cambierà questa scoperta? «Sicuramente sposterà l'attenzione dal genoma al trascrittoma e questo potrà aprire prospettive completamente nuove nella comprensione dei meccansimi di controllo genetico anche in chiave di ricerca su malattie come i tumori» prosegue Stupka. «Infatti finora, analizzando i geni, si doveve spesso arrendersi all'idea che molti dei malfunzionamenti cellulari che portavano alla degenerazione cancerosa delle cellule non avessero un correlato con alterazioni riconoscibili dei geni, mentre ora si può pensare che la direzione in cui cercare è un'altra, cioè quella che coinvolge quest'enorme massa di Rna trascritti che è stata trovata, le cui funzioni, probabilmente molto complesse, sono in gran parte da scoprie e presumibilmente si dispiegano in un articolatissimo sistema di regolazioni»
LUCI E INTERRUTTORI - «Per capire meglio che cosa è successo si può ricorrere a una metafora» interviene Andrea Ballabio, direttore dell'Istituto Telethon - Tigem , di Napoli. «Possiamo immaginare che i geni siano come lampadine di diversi colori: una può essere gialla, una verde, una rossa eccetera. Queste lampadine produrranno luci (le proteine) di colore diverso. Ma non solo: le lampadine possono avere una luce intensa, o fioca, essere accese o spente, essere accese a intermitetnza, accendersi solo in un particolare molento della vita , come per esempio la nascita o la vita embrionale, oppure accendersi in un certo momento in una certa stanza (il cuore piuttosto che il cervello) in momenti diversi eccetera, in un complicatissimo e armonico meccanismo»
«E che cosa governa e rende possibile tutto questo sistema? I circuiti che stanno dietro le lampadine, i reostati (le rotelline che aumentano o diminuiscono l'intensità della lucel) e, ovviamante gli interruttori. Ecco, il trascrittoma può rappresentare tutto questo. E ora sappiamo che è lì che c'è molto da cercare e da trovare».
NOTIZIA BUONA E CATTIVA - «Questi studi sono un buona notiza perchè rappresentano un grosso passo avanti nelle nostre conoscenze» continua Ballabio, «ma sono in un certo senso anche una cattiva notizia perchè ci confermano che le cose sono molto più complicate di quanto si pensasse»
DIFFERENZE TRA SPECIE - E questa scoperta ci auuta anche a capire perchè c'è così poca differenza genomica tra specie animali molto diverse. «In effetti se guardiamo l'intero genoma la differenza tra un uomo e uno scimpanzè è minima, ma diminuisce ancora di più se si osservano solo le squenze codificanti, cioè i geni» osserva Stupka, «quindi è ovvio che tutte le differenze che abbiamo sotto gli occhi sono dovute a qualcosa d'altro, cioè a meccanismi di regolazione presumibilmente governati in gran parte dai diversi trascrittomi».
Luigi Ripamonti
Fonte: (02/09/2005)
Pubblicato in Genetica, Biologia Molecolare e Microbiologia
Tag:
rna,
dna,
trascrittoma
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