*Newswise—BOSTON, MA—14 maggio 2018**—Un nuovo studio della Harvard Medical School aiuta a spiegare un mistero duraturo della genetica umana. Alcune parti del nostro DNA codificano istruzioni cruciali essenziali per la vita. Queste sequenze tendono a ripetersi in tutto il nostro genoma, il che aiuta a proteggerci dalle mutazioni dannose. Ma un’altra importante classe di geni essenziali, quelli che codificano per proteine che controllano quando e dove altri geni vengono attivati o disattivati, si sono rivelati per lungo tempo sconcertanti per gli scienziati. Queste sequenze regolatrici si trovano generalmente una sola volta nel genoma, ma le mutazioni che ne alterano la funzione possono causare malattie o addirittura la morte.
Ora, nel numero del 14 maggio della rivista Cell, i ricercatori mostrano che la natura ha sviluppato un modo creativo per salvaguardare questi geni cruciali. Hanno identificato regioni genomiche che contengono più elementi regolatori distinti, ciascuno essenziale per lo sviluppo embrionale, strettamente riuniti in un unico modulo regolatorio.
"Sembra che la natura abbia scelto di mettere più elementi regolatori in un'unica posizione e di fare affidamento sulla struttura fisica del cromosoma per proteggerli come unità", ha affermato Eric Heard, professore di genetica dell'HMS e autore senior dello studio.
Il team di Heard si è concentrato su una regione del cromosoma umano 1 che contiene numerosi elementi regolatori, essenziali per la vita, che controllano l’attività del cluster genetico HoxD. I geni HoxD sono noti per essere regolatori cruciali dello sviluppo embrionale, controllando il modo in cui l'embrione si forma lungo il suo asse fronte-retro.
Il team ha utilizzato una varietà di tecniche per dimostrare che la regione contenente gli elementi regolatori HoxD forma un anello fisico nel cromosoma. Questa struttura ad anello riunisce elementi regolatori distinti e consente loro di lavorare insieme per controllare l'attività dei geni HoxD.
I ricercatori hanno anche creato topi con mutazioni nella sequenza del DNA all’interno di questo circuito regolatorio. Hanno scoperto che alcune di queste mutazioni, negli elementi regolatori che controllano HoxD, erano incompatibili con la vita. Altre mutazioni, più lontane dai geni HoxD ma all'interno del circuito, hanno ridotto l'attività HoxD o causato altri gravi problemi di sviluppo.
La struttura di questo circuito regolatore fornisce una spiegazione del motivo per cui queste sequenze di DNA con funzioni regolatrici critiche si trovano solo una volta nel genoma umano, ha affermato Heard.
"Quando qualcosa è veramente importante per la vita, la natura spesso ha dei backup", ha detto. "Per questi particolari elementi del DNA, la natura ha messo insieme molteplici funzioni essenziali una accanto all'altra per sfruttare la natura protettiva del cromosoma."
La ricerca fa luce su una serie di disturbi genomici che potrebbero essere dovuti a mutazioni in queste complesse regioni regolatorie.
Lo studio è stato finanziato dal National Institutes of Health (NIH). I coautori includevano il primo autore Thomas Sexton, uno studente di dottorato presso la Divisione di Scienze e Tecnologie della Salute di Harvard/MIT; John Cavalli, ricercatore della Harvard Medical School; e ricercatori dell'Università di Ginevra.
Scritto da:
Alessandra Stern
