Dal Genoma all Epigenoma..
Nel 2001 sono stati pubblicati i risultati della mappatura del genoma umano (progetto genoma umano) che hanno mostrato la sequenze delle basi che formano il nostro materiale genetico. Nonostante l imponente quantità di dati (1.5GB), gli sforzi compiuti sono riusciti a raccontarci soltanto una parte della storia della nostra vita. La prima criticità emersa è l esiguo numero di geni trovati (25.000), rispetto a quelli attesi (150.000). La seconda criticità è stata l enorme quantità di materiale genetico non codificante (circa l 80%), erroneamente ritenuto DNA spazzatura.
Soltanto circa il 2% del DNA è impegnato nella sintesi proteica. Il progetto genoma umano non ci chiarisce il funzionamento del DNA, non ci spiega come vengono regolati e come si esprimono i geni. Perché una cellula muscolare ed una cellula nervosa, pur avendo lo stesso DNA (stesso genotipo), hanno aspetti e funzioni così tanto diversi (fenotipo)?
Sulle riviste del gruppo nature sono stati pubblicati numerosi articolari che hanno descritto una altro mastodontico lavoro: la mappatura dell epigenoma umano, che illustra le modifiche del DNA che regolano l espressione dei geni, senza interessare la sequenza delle basi.
Progetto internazione ENCODE (Encyclopedia Of DNA Elements) Sotto il coordinamento del NHGR (National Human Gene Research) E dell EMBL (European Bioinformatics Institute) 442 ricercatori 32 Istituti di Ricerca diversi 15 TB di dati grezzi 147 tipi di tessuti umani Hanno studiato il processo di accensione/spegnimento dei geni
L epigenoma è il direttore dello sviluppo dell organismo e l alterazione del suo controllo è alla base di numerose malattie. E grazie all epigenoma che le cellule di uno stesso organismo, pur possedendo la stessa sequenza di basi, possono differenziarsi nelle diverse cellule che lo compongono.
L epigenoma è stabile e viene ereditato ma fattori ambientali (alimentazione, attività fisica, abitudini voluttuarie, etc.) possono cambiarlo fina a generare malattie. Quindi, conoscendo l epigenoma è possibile capire la genesi di molte malattie e spiegare come gli stili di vita influenzano il nostro DNA. L epigenoma di un individuo è i parte ereditato e in parte acquisito, imparato dall esperienza, alla luce d fattori ambientali, a partire dalla vita intrauterina, come l alimentazione materna.
Il progetto ENCODE fornisce informazioni relative al grado di metilazione del DNA e alle modifiche chimiche degli istoni, le proteine attorno alle quali il DNA è avvolto per formare la cromatina, da cui dipende il tasso di trascrizione del DNA a RNA. Una parte sorprendente grande e preponderante del DNA (circa 80%) è impegnata a regolare la parte che viene trascritta in RNA e tradotta in proteine (circa 2%).
Secondo James Watson, nel corso dell evoluzione, sono state adottate due strategie diverse per aumentare la variabilità fenotipica: a) L aumento del numero di geni (procarioti) b) Ricorso a complicati meccanismi di regolazione genica, con un numero limitato di geni.
Take Home message Il DNA non è il nostro destino Fattori ambientali, esterni ed interni, possono interagire col nostro materiale genetico e modificare il modo in cui i geni si esprimono, cambiando il nostro destino e quello dei nostri figli.