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Epigenetica ed inattivazione del cromosoma X: un video riassuntivo

L'epigenetica copre un'area estremamente affascinante della ricerca scientifica il cui studio permette di comprendere i molteplici livelli alla base della regolazione genica. Livelli che non sono il semplice susseguirsi di geni e di elementi regolatori nel genoma ma sono invece profondamente intrecciati con l'ambiente circostante.
Scrivevo in un precedente articolo che l'epigenetica può essere considerata come un revival della teoria lamarckiana, aggiustata alle conoscenze attuali. Una sorta di neo-lamarckismo (vedi qui).

Sarebbe troppo riduttivo pretendere di esaurire in poche righe la vastità dell'argomento. Semplificando il tutto, l'epigenetica ci insegna che oltre all'informazione contenuta nel DNA, l'espressione genica (per tempi, modi ed entità) dipende dall'interazione continua fra DNA, RNA e proteine. Un intreccio che vede nella cromatina, nei suoi stati di compattamento differenziale e nei segnali che su di essa vengono impressi (sotto forma di metilazione, acetilazione, etc) il vero motore da cui origina la specificità cellulare. Un meccanismo così sofisticato che permette di generare, a partire da una informazione genetica identica in quanto condivisa, sia una cellula muscolare che un astrocita. 
Fra le definizioni migliori del termine epigenetica abbiamo 
  • Holliday ('90). "The study of the mechanisms of temporal and spatial control of gene activity during the development of complex organisms".
  • Riggs ('96). "The study of mitotically and/or meiotically heritable changes in gene function that cannot be explained by changes in DNA sequence".
Oppure traducendolo letteralmente "quello che sta sopra la genetica" (intesa come informazione basata sulla sequenza).

La conoscenza dei meccanismi epigenetici permette di affrontare tematica molto complesse come lo sviluppo di malattie in individui ugualmente predisposti (esempio classico quello di gemelli), il cancro ma anche la modalità con cui gli stress ambientali (alcol, droghe, inquinamento, stress psicologici) vengono registrati nella cromatina e li rimangono per un tempo indefinito anche una volta cessato l'evento stressogeno. Molti sono gli articoli presenti in letteratura scientifica a tal riguardo (vedi anche un mio post precedente).
Lo studio delle modificazioni epigenetiche permette anche di affrontare l'argomento del controllo del dosaggio dei geni localizzati sui cromosomi sessuali. Il problema cardine che l'evoluzione si è trovata ad affrontare con il differenziamento dei cromosomi sessuali è come gestire la presenza di una sola copia di geni in un sesso (ad esempio i mammiferi maschi hanno una sola copia dei geni presenti sul cromosoma X). Se questo può apparire un problema minimo val la pena ricordare che la monosomia anche di un solo cromosoma non è compatibile con la vita nei mammiferi e all'opposto i danni che la trisomia di un piccolo cromosoma come il 21 induce (sindrome di Down). Solo poche trisomie sono compatibili con la vita. In tutti questi casi, monosomie o trisomie, la patologia nasce dalla espressione deficitaria o eccessiva dei geni presenti su quei cromosomi e che in seguito si ripercuote a cascata sui geni a valle posti su cromosomi non coivolti direttamente.
L'evoluzione ha escogitato modi diversi negli insetti, nei vermi e nei mammiferi per normalizzare una espressione altrimenti anomala. Nei mammiferi ha optato per lo spegnimento di uno dei due cromosomi X nelle femmine, in altri animali si è optato invece per una raddoppiata espressione dell'unica copia cromosomica presente.
Qualunque sia il metodo, l'epigenetica gioca un ruolo fondamentale "scrivendo" istruzioni regolatorie sulla cromatina.
Stop. Non voglio approfondire argomenti troppo specialistici per un lettore semplicemente curioso di scienza.
Meglio mostrare una eccellente simulazione al computer, creata dal Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research, di quello che avviene nel nucleo. Devo specificare che pur essendo le immagini molto belle il commento è ovviamente in inglese.




Articolo precedente sull'argomento




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