I planari sono vermi piatti con la straordinaria capacità di ripristinare parti del corpo ferite o mancanti. È noto da tempo che un particolare gruppo di proteine, note come proteine ​​PIWI, è essenziale per questa capacità di rigenerazione. Un team di ricercatori dell'Università di Bayreuth, guidato dal biochimico Dr. Claus Kuhn, ora rivela informazioni più dettagliate sulla modalità d'azione di queste proteine. Nel diario Geni e sviluppo , gli scienziati presentano i risultati della loro ricerca, che promettono di far progredire la comprensione molecolare dei processi di rigenerazione.

Protezione dell'informazione genetica

Gruppi di ricerca di tutto il mondo stanno studiando la straordinaria capacità rigenerativa dei planari. Il loro lavoro è stato rivoluzionato dalla combinazione di metodi biochimici con tecniche ad alto rendimento accoppiate alla bioinformatica. Lo studio di Bayreuth si concentra su Schmidtea mediterranea , la specie modello planaria meglio studiata. Le sue cellule staminali contengono le proteine ​​SMEDWI-2 e SMEDWI-3. Senza queste proteine ​​del gruppo delle proteine ​​PIWI, i platelminti non possono rigenerarsi, figuriamoci rimanere vitali. I ricercatori di Bayreuth hanno scoperto che le suddette due proteine ​​si legano a piccoli RNA, noti come piRNA. Ciò consente a quest'ultimo di riconoscere e degradare i geni di salto (trasposoni). È importante sottolineare che i geni che saltano hanno l'abitudine di cambiare costantemente la loro posizione all'interno del genoma, innescando così le mutazioni. Degradando i trasposoni e rendendoli innocui, i piRNA danno un importante contributo alla stabilità dell'informazione genetica, soprattutto nelle cellule staminali planari. Per di qua, gli scienziati sono ora più vicini a capire come le cellule staminali delle planarie mantengano la flessibilità necessaria per rigenerare parti del corpo senza distruggersi allo stesso tempo.

"i piRNA hanno questo effetto stabilizzante negli esseri umani, pure, ma si verificano solo nelle nostre cellule germinali. Planarie, in contrasto, hanno un gran numero di piRNA nelle cellule staminali pluripotenti adulte, che vanno a differenziarsi e svilupparsi in vari tipi di tessuto. I planari sono quindi organismi modello ideali per studiare la modalità di azione dei piRNA, " dice il dottor Claus Kuhn.

Un'altra funzione dei piRNA:la degradazione degli RNA messaggeri

Inoltre, i ricercatori di Bayreuth hanno scoperto un'altra funzione per SMEDWI-3:alcuni piRNA che SMEDWI-3 si lega a non mirano successivamente ai geni di salto ma riconoscono invece gli mRNA. Queste molecole, noto anche come "RNA messaggero, " contengono informazioni per la sintesi delle proteine. In alcuni casi, sono degradati dai piRNA legati a SMEDWI-3, in altri casi sono solo vincolati da SMEDWI-3 e possibilmente anche protetti dal degrado.

"Siamo rimasti molto sorpresi quando abbiamo scoperto questa funzione aggiuntiva di SMEDWI-3, che si verifica indipendentemente dalla degradazione dei geni che saltano. Sembra possibile che alcuni piRNA legati a SMEDWI-3 siano utilizzati per la degradazione degli mRNA perché questo mantiene le cellule staminali in uno stato di pluripotenza più stabile. La pluripotenza potrebbe essere compromessa se troppo RNA messaggero è disponibile e viene utilizzato per la sintesi proteica. Però, non è ancora chiaro quale sia lo scopo finale del legame di SMEDWI-3 agli RNA messaggeri, quando non porta alla degradazione dell'RNA. Questo è ciò che speriamo di scoprire in futuro, "dice Iana Kim, primo autore del nuovo studio e dottorando nel laboratorio del Dr. Claus Kuhn.