Le staminali embrionali si adattano velocemente a qualsiasi tessuto

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Scelte rapide per il destino delle staminali embrionali. La proliferazione delle cellule staminali durante le primissime fasi dello sviluppo embrionale è controllata da un meccanismo di compattamento e dipanamento dei filamenti di cromatina dei cromosomi che gli scienziati stanno iniziando a comprendere solo ora.

L’elevato grado di condensazione della cromatina (il complesso formato dal DNA e dalle proteine di supporto che costituisce i cromosomi) durante le prime fasi dello sviluppo embrionale è funzionale alla possibilità della cellula di “decidere” rapidamente quali geni attivare in quel delicatissimo stadio.

A sostenerlo è un gruppo di ricercatori dell’Università della Pennsylvania a Filadelfia, che firmano un articolo su “Science”.

L’espressione di un gene richiede che la struttura compatta del cromosoma sia opportunamente dipanata, in modo da esporre il gene ai fattori di trascrizione. (© BSIP / AGF)
L’espressione di un gene richiede che la struttura compatta del cromosoma sia opportunamente dipanata, in modo da esporre il gene ai fattori di trascrizione. (© BSIP / AGF)

I filamenti di DNA che conservano il patrimonio genetico hanno uno spessore di una ventina di atomi e una lunghezza di quasi due metri, ma normalmente non sono del tutto dipanati e presentano un diverso grado di condensazione, che raggiunge il massimo durante la fase del ciclo cellulare nota come metafase, quando assumono la forma a X con cui sono rappresentati di solito.

Tuttavia, per essere espressi e innescare la produzione della proteina per cui codificano, i geni devono essere esposti ai fattori di trascrizione che sintetizzano l’mRNA messaggero (mRNA), grazie al quale i ribosomi della cellula producono poi la proteina. Se un gene si trova in una parte compattata della cromatina, i fattori di trascrizione non possono raggiungerlo e trascriverlo in mRNA.

I biologi cercano da tempo di capire perché durante le prime fasi dello sviluppo embrionale – quelle dello stadio “filotipico”, durante cui viene definita la struttura fondamentale dell’organismo, e in cui tutti gli embrioni di un certo phylum animale sono estremamente simili – i cromosomi appaiono molto più compattati che nelle fasi successive.

In una serie di esperimenti sui topi, Dario Nocetto e colleghi hanno scoperto che le regioni compattate sono contrassegnate dalla presenza in specifici siti di legame di tre molecole di metile, legate al filamento di cromatina da particolari enzimi. Bloccando per tempo l’attività di questi enzimi, la cromatina resta meno compatta e i fattori di trascrizione possono raggiungere molti più geni.

Questa struttura meno compatta causa però un sensibile aumento del tempo impiegato dai fattori di trascrizione per individuare i geni che vanno tradotti in quella fase dello sviluppo embrionale, e anche in un maggior rischio di errori di trascrizione e di danneggiamento del DNA, dato che la forma compatta della cromatina garantisce maggiore stabilità e maggiore protezione da eventuali danni casuali.

In prospettiva la conoscenza di questo meccanismo, che interessa cellule che si trovano allo stato staminale, potrà essere d’aiuto per perfezionare e rendere più sicure le terapie a base di cellule staminali.

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