Meccanismi adattivi come l'attivazione e l'uso di siti di splicing criptici o siti di inizio della trascrizione alternativi, nonché splicing alternativo associato a non senso ed esoni saltati che mantengono il frame di lettura, sostengono un mare di mutazioni che si prevede causino la terminazione prematura della traduzione e la perdita di funzione. Credito:Artista:Neta Schwartz.
Non troppo tempo fa, i biologi indurrebbero mutazioni in un intero genoma, isolare un organismo che ha mostrato una malattia o un'anomalia risultante che volevano studiare, e poi lavorare a ritroso per determinare quale gene era responsabile del difetto. Questo processo richiedeva spesso anni per dare risultati definitivi.
Ora, grazie allo strumento di modifica del genoma CRISPR/Cas9, i biologi possono prendere di mira geni specifici per la mutazione e quindi vedere come questa mutazione indotta si manifesta in un organismo, affrontando il problema dall'altra direzione. Ma stanno scoprendo che i cambiamenti fisici previsti non sempre si verificano.
Come mai?
Il nuovo lavoro di Steven Farber e Jennifer Anderson di Carnegie ha chiesto esattamente questo. Hanno esaminato come circumnavigare un tipo di resistenza alle mutazioni dannose che si trova in un organismo vertebrato molto applicabile agli esseri umani, in questo caso, pesce zebra.
A volte un organismo compensa una mutazione in un gene modificando il modo in cui regola l'espressione di altri geni correlati, una sorta di soluzione alternativa. Altri tempi, le cellule aggirano gli errori nel processo mediante il quale un gene viene prima trascritto dal DNA all'RNA e quindi tradotto dall'RNA in una proteina per compensare una mutazione. Per esempio, Anderson e i suoi colleghi hanno descritto casi in cui le cellule sono state in grado di generare RNA sopravvissuti separando una mutazione deleteria. Queste cellule dovrebbero produrre una proteina a cui manca un piccolo pezzo.
"Il risultato potrebbe non essere perfetto, ma queste misure compensative significano che gli organismi possono svolgere parte del lavoro con una proteina tutt'altro che perfetta, " ha detto Farber. "Queste soluzioni alternative mostrano che da una prospettiva evolutiva, abbiamo alcuni meccanismi piuttosto robusti in atto per continuare a sopravvivere nonostante le mutazioni".
Ciò solleva interrogativi su come generare al meglio mutazioni al fine di comprendere le basi genetiche della malattia, per mantenere l'incredibile efficienza dei metodi moderni, ma trova un modo per spiegare alcune delle soluzioni alternative di un organismo, che può inibire la capacità degli scienziati di indurre una mutazione deleteria.
Scoprono che un buon modo per scovare questo tipo di soluzioni genomiche è guardare la fase dell'RNA, che è l'intermediario tra gene e proteina.
"Il nostro lavoro mostra che condurre analisi a livello di RNA può aiutarci a capire meglio come non solo interpretare ma anche progettare mutazioni mirate, " Farber ha aggiunto. "Forniamo linee guida per aumentare le possibilità che un ricercatore interrompa un gene di interesse e alla fine ne caratterizzi la funzione. Questo tipo di approccio scientifico di base accelera lo sviluppo di strumenti diagnostici e terapeutici per una serie di malattie e disturbi umani".
Il team di ricerca includeva anche Timothy Mulligan e Meng-Chieh Shen di Carnegie, così come i collaboratori dei laboratori Du (Università del Maryland School of Medicine) e Busch-Nentwich (Wellcome Trust Sanger Institute).
Lo studio è pubblicato su Genetica PLOS .
