Ricercatori del programma di epigenetica e biologia del cancro del Bellvitge Biomedical Research Institute (IDIBELL), guidato dal dott. Àlex Vaquero, hanno chiarito il ruolo delle proteine ​​HP1 in relazione alla struttura della cromatina e alla stabilità del genoma, distinguere diverse funzioni in base alla presenza di diverse varianti di questa proteina. Il lavoro, pubblicato in Rapporti di cella , è stato condotto in collaborazione con altri gruppi di ricerca in Europa e negli Stati Uniti.

Il materiale genetico è organizzato all'interno del nucleo cellulare come cromatina, una struttura costituita principalmente da molecole di DNA associate a istoni e altre proteine. La cromatina si trova in due stati chiaramente differenziabili quando la cellula non si divide:eucromatina (meno condensata) ed eterocromatina (più condensata). La proteina eterocromatina 1 (HP1) è un componente strutturale dell'eterocromatina che esiste in tre diverse varianti o isoforme:HP1α, HP1β e HP1γ. Gran parte dell'attività di queste isoforme sembra essere ridondante.

In un precedente lavoro pubblicato all'inizio dell'anno dalla rivista epigenetica , Il team del Dr. Vaquero ha dimostrato che, contrariamente alla credenza precedente, in condizioni di stress ossidativo come quello coinvolto in malattie come il cancro, Parkinson e Alzheimer, così come nell'invecchiamento, le tre varianti di HP1 svolgono ruoli diversi mantenendo la stabilità e stabilendo diversi livelli di compattazione della cromatina. Nello specifico, le tre isoforme stabiliscono relazioni funzionali differenziali con la metiltransferasi Suv39h1, un enzima chiave nel controllo del genoma epigenetico.

In questo nuovo studio pubblicato su Rapporti di cella , i ricercatori hanno studiato il ruolo regolatorio di HP1α, HP1β e HP1γ in relazione all'eterocromatina pericentrica, che delimita l'area del centromero o punto di giunzione tra i cromatidi fratelli in un cromosoma. Queste regioni svolgono un ruolo strutturale chiave nel genoma, e la loro alterazione è associata a instabilità genomica, aberrazioni cromosomiche e malattie umane come il cancro. In una serie di esperimenti con fibroblasti embrionali di topo (MEF), i ricercatori mostrano che la perdita specifica di HP1α porta ad una maggiore presenza dei segni epigenetici H4K20me3 e H3K27me3, direttamente legato all'ipercompattazione della cromatina; d'altra parte, la perdita di HP1β porta ad un aumento di CTCF nell'area di studio, un fattore di trascrizione chiave nella regolazione dell'architettura della cromatina.

Così, in base all'interazione secondaria che generano con altre proteine ​​ed enzimi, diverse proteine ​​HP1 potrebbero svolgere un ruolo differenziale nell'organizzazione dei domini della cromatina. Il dottor Vaquero dice, "HP1α manterrebbe, insieme a CTCF, la struttura interna dell'eterocromatina periferica controllando la distribuzione di H4K20me3 e H3K27me3. Questa scoperta estende la nostra attuale conoscenza dell'organizzazione del genoma fornendo una nuova prospettiva per quanto riguarda il ruolo delle isoforme HP1 e la loro relazione funzionale con la struttura e la stabilità dell'eterocromatina." Tenendo conto che le alterazioni nell'eterocromatina pericentrica sono state correlate a difetti nel ciclo cellulare , danno al DNA, aberrazioni cromosomiche, morte cellulare, cancro e invecchiamento, entrambi gli studi di ricerca di base potrebbero potenzialmente aprire la strada a una migliore comprensione di questi processi legati a numerose malattie.