Differenza genomica tra uomo e animali. Uno studio della Dohrn ne rivela il segreto

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di Paola Ciaramella

Per quale motivo da un uovo di rana nasce un girino, da quello di riccio di mare una larva simile ad una Torre Eiffel in miniatura e da un ovocita umano fecondato un bambino? La risposta risiede nel Dna: le interazioni tra le cellule e i processi di sviluppo sono controllati dai geni; di conseguenza, genomi differenti daranno origine ad animali differenti. Uno studio internazionale pubblicato di recente sulla rivista Nature Communications cerca di fare chiarezza sul meccanismo – in gran parte sconosciuto – attraverso il quale tali processi sono controllati, nell’embrione e in animali diversi, incluso l’uomo. Il lavoro è il frutto della collaborazione tra il Centre for Genomic Regulation di Barcellona e un gruppo di ricercatori della Stazione Zoologica “Anton Dohrn” di Napoli – Maria Ina Arnone, Claudia Racioppi, Rosaria Esposito, Ylenia D’Agostino, Claudia Cuomo, Giovanna Benvenuto, Salvatore D’Aniello, Filomena Ristoratore e Antonietta Spagnuolo.
“I geni contengono tutte le informazioni necessarie per produrre le proteine, i mattoni con cui sono formati tutti gli organismi – spiega a IlDenaro.it Maria Ina Arnone, primo ricercatore nel dipartimento di Biologia ed evoluzione degli organismi marini della SZN –. Lo stesso gene spesso può dare origine a più di una proteina, attraverso un processo chiamato ‘splicing’ alternativo, mediante il quale le informazioni contenute nell’RNA messaggero vengono ‘tagliate e montate’ in maniera diversa, includendo o escludendo alcune delle parti codificanti. Il controllo di questo processo in diversi tipi di cellule umane è dipendente da alcuni geni, tra cui ESRP1 e ESRP2”. Nello studio si evidenzia che, milioni di anni fa, l’antenato del pesce, del riccio di mare e dell’uomo “molto probabilmente utilizzava geni ESRP per integrare cellule ad elevata motilità nella parete degli organi embrionali”. Si tratta di un “processo di integrazione cellulare che ha un ruolo fondamentale durante lo sviluppo di differenti strutture in diverse parti del corpo ed in animali diversi tra loro”; l’assenza dei geni ESRP, ad esempio, sia nel topo che nel pesce zebra, causa la palatoschisi, una malformazione che può colpire anche i neonati e che ha origine dalla mancata integrazione di una popolazione di cellule migratorie nella parte centrale del palato.
Cercando una possibile spiegazione molecolare per i difetti embrionali osservati nel topo e nel pesce zebra, gli autori hanno poi scoperto un meccanismo comune a tutte le specie, che si è sviluppato probabilmente prima della comparsa dei vertebrati, più di 500 milioni di anni fa: l’interazione tra i geni ESRP e le molecole FGFR, “che permette una fine comunicazione tra cellule diverse dello stesso organo” ed è utilizzata da tutti i vertebrati, compreso l’uomo, per formare strutture complesse come gli arti, i polmoni e l’orecchio interno. “La cosa interessante è che l’origine della prima mutazione genomica necessaria per le interazioni descritte sia avvenuta dopo la separazione della linea evolutiva cui appartiene anche l’uomo, da animali molto semplici quali le meduse e le anemoni di mare. Si può quindi speculare che, sebbene originariamente non avesse una funzione, questa mutazione abbia fornito a molti gruppi animali il materiale necessario per sviluppare, milioni di anni dopo, alcuni dei loro organi”. Il lavoro chiarisce, ancora, alcuni processi molecolari che sono alla base dello sviluppo embrionale, così come delle metastasi: “Uno dei meccanismi che i geni ESRP controllano è la motilità cellulare, ovvero la capacità delle cellule di passare da uno stato in cui sono isolate a un altro tessuto – aggiunge la ricercatrice –. Questa capacità di invasione è legata ai meccanismi molecolari che regolano normalmente i processi biologici, in particolare quelli embrionali, perché durante lo sviluppo dell’embrione le cellule cambiano la loro funzione, differenziandosi tra di loro. La stessa cosa avviene purtroppo, nelle metastasi: le cellule invadono altri tessuti, passando da un ambiente all’altro”. Di conseguenza, comprendere tali meccanismi potrebbe aprire nuove strade per capire come inibire le metastasi.