GenoMIX #24 – Aprile 2012

Questo mese le scoperte scientifiche interessanti non sono mancate, così come non sono mancati gli errori e le imprecisioni da parte dei media che ne hanno dato notizia. Si prenda il caso del “gene dell’intelligenza”. Su Nature Genetics sono apparsi tre articoli che annunciavano di avere individuato delle variazioni genetiche legate alle dimensioni del cervello. Nel primo studio sono state trovate variazioni genetiche correlate alle dimensioni dell’ippocampo, una regione del cervello che si rimpicciolisce con l’età; è un risultato interessante perché un ippocampo di piccole dimensioni è legato a un maggiore rischio di ammalarsi di Alzheimer. Nel secondo studio le variazioni genetiche trovate sembrano invece avere un ruolo nel determinare il volume intracranico, una scoperta importante per comprendere meglio come si sviluppa il cervello. Infine, il terzo lavoro riporta la scoperta di una variante del gene HMGA2 che, oltre a essere legata alle dimensioni del cervello, è anche associata a una piccola differenza nel quoziente intellettivo. L’effetto di questa variante genetica è talmente piccolo che qualcuno non ci crede nemmeno: si parla di 1,3 punti di QI. Eppure, cosa si legge sul sito di Repubblica? “Scoperto il gene geniale, è il segreto dell’intelligenza”.

Una cosa simile è accaduta con un altro studio, pubblicato su Science Translational Medicine. In quel caso il succo della questione era l’aver scoperto che l’analisi del genoma di una persona non è di alcuna utilità per predire il suo stato di salute, né di quali malattie si ammalerà. Una conclusione che apparirà banale e scontata a chi come me sa che i fattori genetici sono solo un aspetto, e che se si vuole calcolare il rischio di ammalarsi di questa o quella malattia bisognerebbe tenere in considerazione anche i fattori ambientali. Evidentemente, però, molti giornali sono rimasti sorpresi da questa scoperta, persino il New York Times ne ha parlato con toni altisonanti. Per fortuna ci hanno pensato Nature News Blog e Genomes Unzipped a raffreddare gli animi, e a evidenziare anche i difetti metodologici dello studio.

Venendo alle scoperte più recenti, segnalo gli XNA sintetizzati dal gruppo di Philipp Holliger del Medical Research Council di Cambridge e presentati su Science. Sono molecole simili al DNA e all’RNA, con la differenza che invece degli zuccheri deossiribosio (DNA) e ribosio (RNA) negli XNA si possono trovare sei diverse alternative che danno all’XNA il nome di ANA, FANA, TNA, LNA, HNA e CeNA. Con l’aiuto del DNA come stampo e di una polimerasi speciale, queste molecole possono replicarsi proprio come il ben più noto DNA. Un’altra grande conquista per la biologia sintetica e un altro passo importante nella direzione della vita artificiale.

Concludo con due scoperte interessanti per quanto riguarda l’interazione tra l’ambiente e il nostro genoma. Con un articolo pubblicato su Molecular Psychiatry, ricercatori inglesi e americani hanno dimostrato che violenze e maltrattamenti subiti nell’infanzia possono produrre un effetto negativo non solo nella psicologia dei bambini, ma persino nel loro DNA. In particolare, i telomeri dei bambini che hanno subito violenza sono più corti di chi ha invece vissuto un’infanzia serena. In altre parole, il loro DNA invecchia più velocemente. Più o meno la stessa cosa accade anche agli abitanti del “triangolo della morte”, l’area del napoletano delimitata dai comuni di Acerra, Nola e Marigliano. Come hanno riportato sulla rivista Gene alcuni scienziati dell’Università di Napoli, le lunghezze dei telomeri di donne che abitano in questa zona inquinata sono significativamente più corti rispetto a donne che vivono altrove.

ARTICOLO DEL MESE
Pinheiro et al “Synthetic Genetic Polymers Capable of Heredity and Evolution”, Science 2012

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Cromosomi che esplodono

Il cancro è una malattia del genoma. Si manifesta infatti quando il nostro DNA subisce mutazioni in geni chiave per la regolazione della crescita cellulare. Fino a poco tempo fa, si pensava che queste mutazioni si accumulassero in modo progressivo nel corso del tempo, danneggiando uno alla volta diversi meccanismi di controllo delle cellule. Grazie al sequenziamento genomico, un gruppo di ricerca inglese ha ora scoperto che i tumori possono insorgere anche secondo un’altra modalità, che interesserebbe il 2-3% dei casi: il cancro potrebbe infatti essere provocato anche da un unico catastrofico evento, in cui interi cromosomi vengono distrutti.

ResearchBlogging.org

Non solo un lento accumulo progressivo di piccole mutazioni del Dna, ma anche un unico, “catastrofico” evento in cui interi cromosomi vengono distrutti può portare allo sviluppo dei tumori. A suggerirlo è un nuovo studio apparso su Cell, che porta la firma dei ricercatori del Wellcome Trust Sanger Institute di Cambridge (Gb), guidati da Peter J. Campbell.

Analizzando una serie di campioni di tessuti tumorali, i ricercatori inglesi hanno individuato alcuni casi in cui uno solo dei 46 cromosomi che compongono il genoma umano appariva completamente danneggiato: alcuni geni mancavano, mentre altri erano presenti in più copie.

La particolare tipologia del danno fa pensare che esso non sia dovuto all’accumulo, nel tempo, di una serie di mutazioni, ma piuttosto a un singolo terribile evento (chiamato cromotripsi), in cui il cromosoma si è letteralmente polverizzato in decine o centinaia di frammenti, poi maldestramente riassemblati dalla cellula. Le conseguenze possono essere molto gravi per gli equilibri cellulari: geni che promuovono il cancro (oncogeni) possono essere improvvisamente amplificati, mentre possono perdersi quelli oncosoppressori.

Dalle analisi genetiche effettuate dai ricercatori, la cromotripsi sembra essere la causa del 2-3 per cento dei tumori. La si osserva in particolare nei tumori delle ossa: nel caso dell’osteosarcoma, infatti, ne sono interessati il 25 per cento circa dei campioni esaminati. Resta ancora da chiarire quale possa essere la causa scatenante di un danno così devastante. Tra le possibili ipotesi, gli studiosi stanno considerando le radiazioni ionizzanti come i raggi X.


Stephens, P., Greenman, C., Fu, B., Yang, F., Bignell, G., Mudie, L., Pleasance, E., Lau, K., Beare, D., & Stebbings, L. (2011). Massive Genomic Rearrangement Acquired in a Single Catastrophic Event during Cancer Development Cell, 144 (1), 27-40 DOI: 10.1016/j.cell.2010.11.055

Fonte: M. Colaiacovo – www.galileonet.it

Image credit: Cell

Svelato il genoma del frumento. O forse no?

Questo weekend è stata riportata da tutti i quotidiani internazionali la notizia che il sequenziamento del genoma del frumento (Triticum aestivum) era stato completato. E’ veramente così? Dipende da che cosa si intende esattamente per “sequenziamento di un genoma”. I ricercatori inglesi che sono saliti agli onori delle cronache grazie a questa notizia bomba, in realtà, hanno semplicemente letto piccoli frammenti dell’enorme e terribilmente complesso genoma del frumento, senza averli ancora messi in ordine. E’ come avere trovato tutti i pezzi di un puzzle senza però averlo ancora montato, e, come vedremo, quello del frumento è uno dei puzzle più difficili da montare in assoluto.

La specie in questione è una specie di mostro genomico per almeno tre motivi. Innanzitutto, le dimensioni: come si vede da questo grafico, il genoma del frumento è semplicemente gigantesco (circa 16 miliardi di paia di basi, 5 volte il genoma umano).

In secondo luogo, mentre il nostro genoma è diploide e contiene quindi due copie per ognuno dei nostri 23 cromosomi, il genoma del frumento è esaploide: significa che esistono ben sei copie di ogni cromosoma. A voler essere precisi, quello del frumento sono in realtà tre genomi in uno (chiamati A, B e D), genomi diploidi che sono stati ereditati dagli antichi progenitori di questo cereale: Triticum urartu ha fornito il genoma A, Aegilops speltoides il B ed Aegilops tauschii il D. Fortunatamente, i cromosomi di ciascun genoma sono soltanto sette. La terza ragione per cui ho chiamato “mostro genomico” il frumento è che il suo genoma è costituito per l’80% (c’è chi dice il 90) da sequenze ripetute, ossia piccoli tratti di DNA tutti uguali che si ripetono uno dietro l’altro e che apparentemente non hanno alcun significato biologico. Il fatto di avere tutte queste ripetizioni rende praticamente impossibile l’assemblaggio completo del genoma: non è dato sapere in che ordine vanno posizionati i frammenti, dal momento che sono tutti uguali. Insomma, tornando alla metafora del puzzle, è come avere a che fare con un puzzle da un miliardo di pezzi, di cui quasi tutti identici. Un’impresa non da poco, non credete?

Con questo non voglio dire che il genoma del frumento non lo conosceremo mai, semplicemente che non ci si arriverà con la strategia che hanno scelto i ricercatori inglesi. Molto più probabilmente ce la farà un consorzio internazionale, l’International Wheat Genome Sequencing Consortium, che ha scelto di sequenziare ciascuno dei 21 cromosomi di frumento separatamente, assegnandoli a diverse nazioni. Il progetto italiano, coordinato dal centro di genomica vegetale CRA-GPG di Fiorenzuola d’Arda, ha in carico il cromosoma 5A. Affrontare il genoma del frumento un cromosoma alla volta è l’unico modo per arrivare alla sequenza completa, perché così facendo si ha almeno la sicurezza che le sequenze ottenute appartengono inequivocabilmente a quel cromosoma. Il gruppo di ricerca inglese che ha dato il grande annuncio è esterno a questa rete mondiale di istituti di ricerca, e ha deciso di fare di testa sua, sequenziando il genoma intero tutto in una volta. Il risultato finale? Un’infinità di sequenze che, a mio avviso, non hanno alcuna speranza di essere correttamente assemblate, nonostante sul sito del progetto appaia l’ottimistica previsione di completare la sequenza entro il prossimo Aprile.

Dunque state sempre in guardia quando leggete del sequenziamento di una nuova specie: spesso i giornalisti tendono ad enfatizzare i risultati ottenuti, probabilmente perché, non avendo le competenze adatte, ignorano i dettagli tecnici. I commentatori preparati, però, hanno immediatamente notato che dietro la grande notizia si nasconde in realtà un risultato scientifico non altrettanto grande: in questo blog si legge che le sequenze grezze prodotte sono completamente inutili per il 90% dei ricercatori. Quindi falso allarme, il genoma del frumento NON è stato decodificato.