Molecole chiamate endosiRNA ci aiutano a evitare il caos genetico, secondo un nuovo studio di un team del Babraham Institute. Gran parte del genoma umano contiene pezzi di DNA chiamati trasposoni, una forma di parassita genetica. Quando attivo, i trasposoni possono danneggiare i geni, quindi è importante mantenerli inattivi. All'inizio del ciclo di vita umano il controllo dei trasposoni è particolarmente difficile. Quest'ultima ricerca, pubblicato oggi in Cellula Staminale rivela come gli endosiRNA tengono al sicuro i nostri geni durante questa fase vulnerabile.

trasposoni, detti anche elementi trasponibili, sono virus antichi che sono diventati una parte permanente dei nostri geni. Circa la metà del genoma umano è costituito da trasposoni, molti sono danneggiati, ma alcuni possono diventare attivi. I trasposoni attivi possono essere dannosi perché si muovono nel genoma. Quando i trasposoni si muovono possono danneggiare i geni, portando a malattie genetiche e giocando un ruolo in alcuni tipi di cancro.

I marcatori chimici nel DNA chiamati metilazioni possono mantenere i trasposoni inattivi. Le cellule usano spesso le metilazioni per inattivare pezzi di DNA, siano geni o trasposoni. Ancora, in ogni nuova generazione la maggior parte delle metilazioni viene temporaneamente cancellata e rinnovata da un processo chiamato riprogrammazione epigenetica. Ciò significa che, durante la produzione di spermatozoi e uova c'è un breve periodo in cui le metilazioni non controllano l'attività del trasposone, lasciandoli liberi di danneggiare i geni e mescolare il DNA.

Le nuove scoperte mostrano che i trasposoni si attivano quando le cellule cancellano la metilazione del DNA e vengono spente dal sistema endosiRNA. Proprio come i geni attivi, trasposoni attivi producono messaggi sotto forma di molecole di RNA, che hanno molte somiglianze con il DNA. Lo studio rivela che le cellule possono rilevare questi messaggi di RNA trasposonico e usarli per creare piccoli RNA interferenti endogeni (endosiRNA). Gli endosiRNA agiscono quindi come una trappola che consente a una proteina chiamata Argonaute2 (Ago2) di cercare e distruggere i messaggi di trasposoni prima che possano causare danni.

Parlando dell'autore principale della ricerca sul documento, Dott.ssa Rebecca Berrens, ha dichiarato:"La riprogrammazione epigenetica svolge un ruolo fondamentale nel ripulire il genoma all'inizio dello sviluppo, ma lascia i nostri geni vulnerabili. Comprendere la corsa agli armamenti tra i nostri geni e l'attività dei trasposoni è stata una questione di vecchia data nella biologia molecolare. Questa è la prima prova che gli endosiRNA moderano l'attività dei trasposoni durante la demetilazione del DNA. Gli EndosiRNA forniscono una prima linea di difesa contro i trasposoni durante la riprogrammazione epigenetica".

Gli effetti dei trasposoni attivi variano, spesso non hanno effetto, solo occasionalmente alterano un gene importante. Ancora, i trasposoni possono influenzare quasi tutti i geni, potenzialmente portare a diversi tipi di malattie genetiche. Studiare il controllo dei trasposoni, aggiunge alla nostra comprensione dei molti modi in cui possono avere un impatto sulla salute umana.

I trasposoni si trovano all'interno dei geni e vengono letti nella direzione opposta al gene circostante. È questa disposizione che consente alle cellule di identificare i messaggi di RNA dai trasposoni. I messaggi di RNA letti dallo stesso pezzo di DNA in direzioni opposte sono complementari, il che significa che possono unirsi per formare una struttura chiamata RNA a doppio filamento (dsRNA), che avvia la creazione di endosiRNA.

Scienziato senior sulla carta, Professor Wolf Reik, Capo del Laboratorio di Epigenetica presso il Babraham Institute, ha dichiarato:"I trasposoni costituiscono gran parte del nostro genoma e tenerli sotto controllo è vitale per la sopravvivenza. Se lasciata incontrollata la loro capacità di muoversi intorno al genoma potrebbe causare ingenti danni genetici. Comprendere i trasposoni ci aiuta a dare un senso a ciò che accade quando attivarsi e se c'è qualcosa che possiamo fare per impedirlo".

Gran parte di questa ricerca è stata condotta utilizzando cellule staminali embrionali coltivate in laboratorio, che era stato geneticamente modificato per non avere metilazioni del DNA. La riprogrammazione epigenetica naturale avviene nelle cellule germinali primordiali, le cellule che producono lo sperma e gli ovuli, ma questi sono più difficili da studiare. I ricercatori hanno utilizzato cellule germinali primordiali per verificare i risultati chiave del loro studio sulle cellule staminali.