GenoMIX #22 – Febbraio 2012

Come ogni mese, passo in rassegna le news principali che hanno riguardato il mondo della genomica. In questa puntata la parte del leone la fa un nuovo sequenziatore, prodotto dall’azienda inglese Oxford Nanopore e presentato al meeting AGBT di Marco Island, in Florida. Si chiama MinION ed è grande come una chiavetta USB, anzi, di fatto è un sequenziatore USB: si attacca al pc portatile e si legge la sequenza di DNA sullo schermo in tempo reale. La notizia è stata riportata su tutti i giornali, un po’ perché un sequenziatore usa e getta è terribilmente cool, un po’ perché le specifiche tecniche sono una spanna sopra le macchine della generazione precedente: tanto per dirne una, le sequenze prodotte sono lunghissime, fino a centomila nucleotidi.

Proseguendo la carrellata, segnalo due scoperte che ancora una volta ci ricordano quanto complesso e affascinante sia il nostro genoma. I ricercatori cinesi del BGI hanno confermato la massiccia presenza nelle nostre cellule di un fenomeno chiamato RNA editing, in altre parole hanno constatato che in molti casi il nostro genoma non viene letto correttamente dai macchinari cellulari. Non che il nostro genoma sia un manuale di istruzioni impeccabile, anzi. Un gruppo di ricerca coordinato dal genetista-blogger Daniel MacArthur ha scoperto che in media un individuo europeo è portatore di 100 geni non funzionanti, e che per 20 di questi sono entrambe le copie a essere danneggiate. Gli autori pensano che questi geni svolgano compiti non essenziali nelle cellule, e ipotizzano addirittura che la loro inattività possa conferire qualche vantaggio.

Ieri è stato pubblicato il genoma di Oetzi, l’uomo dei ghiacchi vissuto sulle Alpi cinquemila anni. In base alle analisi genetiche possiamo dire che Oetzi era intollerante al lattosio, aveva presumibilmente gli occhi castani e soffriva di una malattia vascolare ereditaria. Confrontando il suo DNA con quello delle popolazioni attuali, i ricercatori hanno inoltre scoperto con grande sorpresa che la mummia del Similaun era geneticamente molto vicina al popolo sardo.

Devo infine ricordare il grande Renato Dulbecco, premio Nobel per la medicina nel 1975, che ci ha lasciati pochi giorni fa all’età di 98 anni. Dulbecco è stato uno dei primi scienziati a capire che il sequenziamento del genoma umano avrebbe rivoluzionato la ricerca medico-scientifica e in particolare lo studio dei tumori, cosa che in effetti sta avvenendo. Da grande uomo di scienza, Dulbecco aveva visto giusto.

ARTICOLO DEL MESE
Keller et al “New insights into the Tyrolean Iceman’s origin and phenotype as inferred by whole-genome sequencing”, Nature Communications 2012

Non fidatevi di quel messaggero!

Ogni biologo molecolare sa che le istruzioni contenute nei geni, per essere convertite in proteine, devono prima passare attraverso una molecola intermedia chiamata RNA messaggero. In teoria, la sequenza del messaggero dovrebbe essere identica a quella del gene corrispondente, in modo tale che il messaggio arrivi inalterato a destinazione. Si tratta di un fatto ormai consolidato nella comunità scientifica, perciò potete immaginarvi come venne accolta l’estate scorsa la pubblicazione su Science di un articolo che sosteneva l’esistenza di frequenti eventi di RNA editing nelle nostre cellule. In pratica, in oltre 10mila punti del genoma umano la sequenza di RNA messaggero risultava diversa rispetto al gene di partenza. Quello studio però era affetto da una serie di errori metodologici o quanto meno leggerezze, come sottolineato da alcuni commentatori: il fenomeno dell’RNA editing esiste in natura, ma non poteva essere così frequente come quei ricercatori volevano far credere. Ebbene, un gruppo di scienziati ha deciso di riaffrontare la questione e di chiarire la faccenda senza incappare negli errori di metodo che avevano macchiato l’articolo di Science. Gli autori di questo nuovo studio, pubblicato su Nature Biotechnology, sono i bioinformatici del BGI, l’istituto di genomica cinese leader mondiale nel campo del sequenziamento. Quello che hanno fatto è stato confrontare la sequenza genomica di un individuo cinese con quelle dei suoi trascritti di RNA: sia classici RNA messaggeri codificanti per proteine, sia altre tipologie di RNA. A differenza dell’articolo del 2011, però, questa volta sono stati applicati tutta una serie di filtri molto stringenti che avevano lo scopo di rimuovere i falsi positivi e di garantire quindi risultati più affidabili.

ResearchBlogging.orgL’analisi ha rivelato l’esistenza di oltre 22mila siti di editing, 22mila punti del genoma in cui la sequenza di DNA differiva da quella poi riscontrata nell’RNA trascritto. Gli eventi erano molto abbondanti per i trascritti delle regioni intergeniche, per gli introni e per la parte terminale degli RNA messaggeri (il 3’UTR): le sequenze codificanti per proteine, insomma, sembrano essere risparmiate da questo editing di massa. In queste ultime sequenze, infatti, si riscontrano solo 5 differenze ogni milione di nucleotidi, mentre per quelle non codificanti il numero oscilla tra 100 e 140. Gli autori hanno notato anche un altro fatto interessante: generalmente i punti di editing hanno dei nucleotidi particolari vicino, il che fa pensare che non si tratti di cambiamenti casuali, ma che ci siano degli enzimi in azione. Infine, si è visto che molte delle differenze trovate potrebbero avere un significato funzionale: le code terminali dei messaggeri, caratterizzate da numerosi eventi di editing, possono essere infatti attaccate dai microRNA, molecole che riconoscono particolari sequenze e “spengono” i messaggeri che le possiedono. In effetti, l’analisi ha rivelato che il 43% degli eventi a carico dei 3’UTR sono potenzialmente in grado di rimuovere queste sequenze, o viceversa di creare segnali per i microRNA dove normalmente non esisterebbero.

Dunque avevano ragione gli autori dell’articolo di Science, che tanto sono stati criticati? Sì e no. Questa volta, con dei risultati più sicuri, abbiamo un quadro più chiaro della situazione, e possiamo constatare che sì, è effettivamente un fenomeno molto frequente. Ma gli errori metodologici di cui parlavo all’inizio restano: lo dimostra il fatto che gli scienziati cinesi hanno provato a verificare con il loro rigorosissimo sistema i siti di editing presentati su Science, e la maggior parte di essi non hanno passato i filtri di affidabilità. Ad ogni modo, è acqua passata. E ora che sappiamo che il fenomeno è rilevante, vale la pena studiarlo meglio.


Peng, Z., Cheng, Y., Tan, B., Kang, L., Tian, Z., Zhu, Y., Zhang, W., Liang, Y., Hu, X., Tan, X., Guo, J., Dong, Z., Liang, Y., Bao, L., & Wang, J. (2012). Comprehensive analysis of RNA-Seq data reveals extensive RNA editing in a human transcriptome Nature Biotechnology DOI: 10.1038/nbt.2122

GenoMIX #13 – Maggio 2011

Tra le notizie di questo mese, quella per me più importante non è propriamente una notizia, ma piuttosto una ricorrenza. Il 3 Maggio myGenomiX ha infatti festeggiato il suo primo anno di vita. Non avevo mai scritto di scienza prima di questo blog, e devo dire che l’esperienza è stata molto positiva, andando al di là di ogni mia aspettativa. Naturalmente, non ce l’avrei mai fatta da solo: moltissime persone mi hanno aiutato, incoraggiandomi e motivandomi. Trovate tutti i miei ringraziamenti a questo link.

Sempre restando in tema di blog, come ogni mese si è svolta un’edizione del Carnevale della Chimica. Questa volta si parlava di “chimica in cucina”, e poiché il gene della buona cucina non è stato ancora scoperto, ho deciso di partecipare con alcuni articoli di nutrigenetica e nutrigenomica. Ovviamente, vi invito a leggere tutti i contributi inviati da decine e decine di blogger per questo carnevale, che come sempre coinvolge gli autori più brillanti della blogosfera italiana: li trovate tutti sul blog Questione della decisione.

Uno studio pubblicato sul Journal of Human Genetics ha identificato un gene che sembrerebbe determinare in parte il nostro livello di soddisfazione generale verso la vita, una sorta di “gene della felicità”. Il gene suddetto non è nuovo a chi studia la genetica del comportamento: si tratta del recettore per la serotonina (5-HTT), già in precedenza associato ai sintomi depressivi. C’è poi l’interessante scoperta a cui ha partecipato l’italiano Paolo Innocenti, pubblicata sulla rivista Science: secondo la ricerca, condotta sui moscerini della frutta, i geni mitocondriali sarebbero in grado di influire pesantemente sull’espressione dei geni nucleari maschili, a differenza di quelli femminili che invece non ne sarebbero minimamente influenzati. E’ la cosiddetta “maledizione della madre”, conseguenza del fatto che i mitocondri sono ereditati solo per via materna, e si evolvono quindi in modo asimmetrico. Infine – e questa è stata la notizia bomba del mese – sempre Science ha pubblicato uno studio che suggerirebbe la presenza di un’abbondante attività di editing dell’RNA messaggero nelle nostre cellule: se venisse confermata, saremmo di fronte a un nuovo meccanismo di regolazione tutto da scoprire. Per il momento, il lavoro è stato accolto con molto scetticismo e diversi dubbi sulla metodologia utilizzata.

Infine, segnalo a chi non l’avesse ancora letta l’intervista che ho fatto al dott. Filippo Ongaro, medico degli astronauti ed esperto di invecchiamento. Il dott. Ongaro ha presentato il suo ultimo libro sulla nutrigenomica, e ha risposto molto gentilmente alle mie domande sui test genetici, sull’evoluzione della figura del medico e sulla validità di un test genetico per la misurazione dei telomeri, annunciato dall’azienda spagnola Life Length.