L'immagine rappresenta una mosca (vista frontale), il cervello della mosca è delineato nella testa, e il "filo di perline" che ne esce a spirale è un filo di DNA avvolto intorno agli istoni (le proteine che possono regolare il DNA essendo modificate epigeneticamente). Davanti alla mosca c'è una goccia di zucchero blu, il cibo che usiamo nei nostri esperimenti sul comportamento alimentare. Brevemente, la mosca rappresenta l'animale, il DNA/istoni rappresentano il DNA e la regolazione epigenetica, e la goccia rappresenta il comportamento alimentare. Credito:Ina Anreiter, Università di Toronto
Quando si tratta di comportamento, i ricercatori sono andati oltre il dibattito "natura contro cultura". È chiaro che i geni e l'ambiente giocano entrambi un ruolo. Però, come interagiscono a livello molecolare per modellare il comportamento non è ancora chiaro.
Un nuovo studio getta una luce preziosa su questa relazione. La carta, pubblicato oggi in PNAS , rivela come l'epigenetica - i cambiamenti nell'espressione genica che non cambiano il DNA - interagiscono con i geni per modellare diversi comportamenti alimentari nei moscerini della frutta. Questa ricerca sblocca il meccanismo molecolare che porta le mosche "rover" a cercare cibo più delle mosche "sitter". È il primo studio del suo genere a mostrare un nesso causale tra epigenetica, genetica e comportamento.
"Abbiamo un esempio empirico di come questa interazione sia importante per le differenze in qualsiasi tipo di comportamento, " dice l'autore principale Ina Anreiter. Aggiunge che questi risultati potrebbero aiutare i ricercatori a capire come il comportamento degli individui differisce, se i moscerini della frutta, topi o addirittura umani.
Anreiter è una studentessa di dottorato nel laboratorio di CIFAR Weston Fellow Marla Sokolowski presso l'Università di Toronto nel Dipartimento di Ecologia e Biologia Evoluzionistica. Sokolowski è il co-direttore del programma Child &Brain Development di CIFAR e ha studiato il "gene del foraggiamento" nei moscerini della frutta da quando lo ha scoperto per la prima volta negli anni '80. La ricerca è stata finanziata in parte dal CIFAR e condotta in collaborazione con Jamie Kramer della Western University.
I ricercatori hanno iniziato isolando i prodotti genetici e identificando quali erano la chiave per modellare i diversi comportamenti alimentari di rover e sitter. G9a, un regolatore epigenetico, si è rivelato necessario per queste differenze tra rover-sitter. Interagisce con il gene foraggiamento lasciando segni epigenetici, attraverso l'aggiunta di gruppi metilici, su proteine associate al DNA di uno dei promotori del gene del foraggiamento. I rover erano più altamente metilati dei sitter causando una diminuzione dell'espressione di RNA da questo promotore del gene foraggiamento. Questi risultati hanno mostrato che la diversa genetica dei rover e dei sitter interagiscono con i meccanismi epigenetici per regolare le differenze comportamentali
Anreiter ha portato lo studio un ulteriore passo avanti dimostrando il nesso causale. Ha interferito con le trascrizioni di RNA specifiche di uno dei promotori del gene del foraggiamento e ha invertito con successo il fenotipo che ha differenziato le mosche - e i "sitter" sono stati trasformati in "rover". Questa scoperta ha fornito informazioni su come i geni complessi con molti prodotti genici agiscono per regolare il comportamento. Come in questo caso, il comportamento alimentare è regolato solo da una delle quattro classi di prodotti genici.
Questo approccio transgenico non può essere fatto negli esseri umani, che hanno la loro versione di un gene foraggiamento. Eppure i risultati offrono ancora importanti spunti sul nostro comportamento. "Con il lavoro umano, non siamo riusciti a capire davvero il meccanismo, come è successo, e con il moscerino della frutta possiamo, "dice Sokolowski.
Anreiter suggerisce che i ricercatori potrebbero modellare i comportamenti umani nei moscerini della frutta usando questo metodo, e utilizzarlo per comprendere i meccanismi alla base dei comportamenti. La ricerca è stata ispirata dalle discussioni nel programma Child &Brain Development con esperti che vanno dai genetisti dei moscerini della frutta ai medici. Uno studio di interesse è stato il lavoro del consigliere Elisabeth Binder che si occupa di aggressioni e traumi infantili. Binder ha mostrato che ci sono segni epigenetici depositati da una storia di abusi sui minori, e che se un bambino ha una predisposizione genetica può modellare la sua resilienza contro quei cambiamenti.
"Una delle grandi domande nel programma Child &Brain Development nel corso degli anni è stata il modo in cui l'esperienza viene incorporata nella nostra biologia e i meccanismi per questo, "dice Sokolowski.
Con il meccanismo molecolare per un comportamento sbloccato, i ricercatori hanno un nuovo percorso per scoprirne potenzialmente molti di più.
