Natura

C'è una tavola periodica dei nuclei cellulari?

Lo studio che doveva decifrare la varietà della struttura del genoma dei viventi scopre che le strutture sono solamente due, ma anche come passare dall'una all'altra.

Qualche giorno fa, su Science, è uscito uno studio che raccoglie i risultati di un lavoro condotto da un consorzio internazionale che si occupa di biologia molecolare chiamato DNA Zoo. Nel presentare lo studio, gli autori hanno usato un'espressione curiosa e affascinante: "tavola periodica dei nuclei cellulari"; il riferimento è ovviamente alla tavola periodica degli elementi inventata da Mendeleev 150 anni fa, applicata però in questo caso alle componenti fondamentali delle nostre cellule.
 
Possiamo per davvero classificare i viventi così come abbiamo fatto con gli elementi chimici? La risposta è sorprendente, non tanto perché è "no", ma per il modo in cui è "no". Ecco in estrema sintesi i risultati di quel lavoro.

A giornale oppure a palla. Il cuore del lavoro del gruppo di ricerca, che comprende scienziati provenienti da tutto il mondo, riguarda i cromosomi, le molecole di DNA che si trovano nei nuclei cellulari e che, se "srotolate", possono essere lunghe anche svariati metri. Come fanno quindi a stare dentro le cellule, la cui dimensione si misura nell'ordine dei micrometri (ossia millesimi di millimetri)?
 
La risposta è che i cromosomi si ripiegano su loro stessi più e più volte, fino a occupare uno spazio minimo. Gli autori del lavoro hanno provato a studiare in quanti e quali modi diversi si ripieghino, e hanno scoperto che per tutti gli esseri viventi, dai vermi ai ricci di mare agli esseri umani, lo fanno in due sole varianti. In un caso, per usare l'analogia suggerita dai ricercatori, i cromosomi si impilano uno sopra l'altro e si ripiegano come fossero pagine di un giornale, mentre nell'altro la struttura ha la forma di una palla di materiale cellulare.
 
Quella che sarebbe dovuta essere la famosa "tavola periodica dei nuclei cellulari", divisa in tante categorie diverse nelle quali infilare questa o quella specie, si è quindi rivelata una semplice scelta binaria: ci sono cromosomi piegati a giornale e altri piegati a palla, e questo è quanto.

Il ruolo della condensina. O quasi "quanto": grazie a questo studio gli scienziati hanno scoperto un altro dettaglio ancora più interessante, e cioè che non solo queste due diverse forme di "impacchettamento" sono le uniche presenti nel mondo animale, ma che è possibile passare dall'una all'altra - lo fa l'evoluzione, con i suoi tempi, ma lo possiamo fare anche noi, grazie a una proteina chiamata condensina, che è normalmente utilizzata dalle cellule stesse nel loro processo di divisione.
 
Il team ha scoperto che se in una cellula umana viene disattivata la condensina, l'intero nucleo si riorganizza abbandonando la struttura a giornale per passare a quella a palla. Un meccanismo che si è ripetuto più volte nel corso dell'evoluzione, e che spiega come mai alcuni esseri viventi abbiano i cromosomi organizzati in un modo invece che nell'altro. Secondo gli autori, la scoperta è esaltante perché "apre la strada a un nuovo tipo di ingegneria genomica", che permetterà di agire direttamente sulla forma dei nuclei cellulari e modificarla a seconda delle necessità.

16 giugno 2021 Gabriele Ferrari
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