Fin dai tempi dell'antico Egitto, gli umani hanno creato e violato codici segreti per conservare e ottenere informazioni critiche. La stessa vita umana si basa su un codice genetico di sequenze di DNA o RNA che le cellule leggono e traducono in proteine, i mattoni della vita. Recenti scoperte scientifiche hanno rivelato i meccanismi del corpo per la trascrizione del DNA regolati dal "codice dell'istone":diversi segni chimici sulle code delle proteine ​​dell'istone, che sono macromolecole all'interno dei nuclei cellulari responsabili del confezionamento e della strutturazione del DNA.

Dopo otto anni di studio, un team di ricercatori dell'Università della California di San Diego e della Johns Hopkins University ha pubblicato nuove scoperte su come leggere il codice dell'istone del corpo nel numero del 7 novembre di Progressi scientifici . I risultati rispondono a una domanda chiave nell'area di ricerca dinamica dell'epigenetica:l'aggiunta di tag chimici al DNA e alle proteine ​​dell'istone per alterare le funzioni cellulari senza modificare la sequenza del DNA. Comprendere i principi fondamentali di come l'informazione epigenetica viene trasdotta nella cellula potrebbe portare allo sviluppo di nuovi farmaci per combattere malattie come il cancro.

Nell'articolo di ricerca intitolato "Decifrazione e ingegneria del riconoscimento del peptide cromodominio-metillisina, " Wei Wang, professore di chimica e biochimica alla UC San Diego, dottorandi e suoi colleghi dei Dipartimenti di Farmacologia, Bioingegneria, e Medicina Cellulare e Molecolare, così come gli scienziati della Johns Hopkins, fornire una spiegazione meccanicistica di come le combinazioni di modificazioni dell'istone potrebbero essere lette da determinate proteine ​​- "proteine ​​del lettore" - portando a cambiamenti nell'espressione genica e nell'interpretazione delle informazioni codificate nel genoma del DNA.

"Abbiamo sviluppato un modello per capire come le proteine ​​del lettore vedono attraverso diverse combinazioni di modificazioni dell'istone, che interpretano e trasducono le informazioni codificate nella codifica delle proteine ​​istoniche senza modificare la sequenza del DNA, " ha detto Wang.

Applicando una metafora del trucco, Wang ha spiegato che se una persona si trucca la faccia, il trucco potrebbe cambiare l'aspetto della persona, ma può ancora essere identificato come la stessa persona. Nel corpo, le modificazioni dell'istone possono produrre varie combinazioni, come il trucco di una persona, che possono modificare le proprietà chimiche delle proteine ​​istoniche. Ma Wang e colleghi hanno scoperto che le proteine ​​del lettore riconoscono quelle stesse proprietà chimiche, anche se risultassero da diverse combinazioni di modificazioni istoniche. Secondo Wang, perché il numero di possibili combinazioni di diversi tag chimici è enorme, il codice dell'istone non è stato ben definito. Le nuove scoperte, però, suggerire un modo per definire il codice dell'istone, un modello computazionale che descrive le proprietà chimiche delle proteine ​​istoniche. È come vedere attraverso il trucco di una persona e rivelare la sua vera identità.

"Sulla base del modello computazionale, siamo in grado di ingegnerizzare le proteine ​​del lettore per alterare o migliorare il loro legame a particolari modificazioni dell'istone, " ha spiegato Wang. "Se vengono generate proteine ​​del lettore con determinate mutazioni, possiamo usarli come sonde di imaging per monitorare la dinamica delle modificazioni dell'istone nelle cellule vive. Questo è qualcosa che non può essere fatto usando gli anticorpi".