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Una nuova ricerca mette in discussione le conoscenze sul genoma umano
I risultati di uno straordinario esperimento a livello internazionale, inteso a individuare gli elementi funzionali del genoma umano, mettono in discussione tesi consolidate in merito al funzionamento
I risultati di uno straordinario esperimento a livello internazionale, inteso a individuare gli elementi funzionali del genoma umano, mettono in discussione tesi consolidate in merito al funzionamento del genoma. Tra le altre cose, il concetto di «DNA spazzatura» sembrerebbe superato, in quanto dallo studio emerge che la maggior parte dei geni ha una funzione di qualche tipo.
La ricerca è stata pubblicata dalla rivista «Nature» con 28 articoli complementari apparsi sulla rivista «Genome». Parte dell'iniziativa è stata finanziata dal Sesto programma quadro dell'UE, mediante la rete d'eccellenza BioSapiens.
Lo studio è stato condotto nel quadro del progetto ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements), che ha dedicato gli ultimi quattro anni a individuare e catalogare gli elementi funzionali dell'1% del genoma umano.
Il genoma umano è stato sequenziato nell'aprile del 2003. Insieme, i tre miliardi di coppie base («lettere») del genoma contengono tutte le informazioni necessarie per trasformare una cellula uovo fecondata in un essere umano adulto. Se abbiamo nozioni delle parti del genoma che codificano le proteine, la funzione della restante parte di genoma rimane un mistero.
«Il problema è che è scritto in un linguaggio che stiamo ancora tentando di decifrare», ha affermato Francis Collins, direttore del National Human Genome Research Institute (NHGRI).
L'obiettivo del progetto ENCODE è studiare il genoma al fine di scoprire quali sono la sua funzione e il suo scopo. Questa fase iniziale pilota è stata incentrata su 30 000 coppie base, l'equivalente dell'1% del genoma nel suo complesso. La metà di esse è stata individuata in regioni del genoma che sono relativamente ben caratterizzate, mentre l'altra metà è stata scelta in maniera casuale.
Scienziati di 80 organizzazioni di 11 paesi e specializzati in discipline diverse hanno eseguito una serie di test sulle sequenze di DNA prescelte, condividendo informazioni, tecnologia e dati durante il periodo di ricerca, da cui hanno ricavato oltre 200 serie di dati e più di 600 milioni di punti di misura.
«Questo è stato il primo esempio della collaborazione scientifica nella sua forma migliore», ha commentato il dottor Collins. «Nessuno di questi dati sarebbe stato altrettanto ricco se non ci fosse stata una condivisione di informazioni».
«I nostri risultati hanno rivelato importanti principi relativi all'organizzazione degli elementi funzionali nel genoma umano, offrendo inoltre nuove prospettive su tutto ciò che riguarda la trascrizione del DNA nell'evoluzione dei mammiferi», ha dichiarato Ewan Birney del Laboratorio europeo di biologia molecolare, che ha condotto il lavoro di analisi dei dati. «In particolare, abbiamo ottenuto informazioni approfondite sulle sequenze di DNA che non codificano proteine, e di cui finora sapevamo poco».
Una delle scoperte più sorprendenti consiste nel fatto che la maggior parte del DNA nelle nostre cellule è in qualche modo attiva, mettendo così in discussione l'idea che il genoma sia costituito da geni attivi che codificano proteine, circondati da una gran quantità di geni inattivi, noti come «DNA spazzatura». Inoltre, molte di queste sequenze che non codificano proteine si sovrappongono alle sequenze codificanti proteine.
«La spazzatura non è spazzatura. È attiva e svolge diverse funzioni», ha affermato il dottor Birney.
Molte aree che una volta erano ritenute spazzatura, si sono rivelate sequenze regolatrici, che indicano cioè ai geni il modo e il luogo in cui essere attivi. Queste scoperte avranno implicazioni anche nella medicina, in quanto molte mutazioni genetiche associate a patologie si trovano in zone regolatrici.
Un altro aspetto sorprendente per gli scienziati è stata l'individuazione di sequenze «neutre», che vengono copiate attivamente ma non procurano vantaggi né costituiscono un problema per l'organismo. Tali sequenze neutre non sono state conservate nel corso dell'evoluzione. I ricercatori hanno ipotizzato che in futuro potrebbero dare origine a nuove variazioni genetiche.
«Sono come cianfrusaglie in soffitta», ha spiegato il dottor Collins. «Non si buttano mai perché un giorno potrebbero servire.»
Uno degli obiettivi del progetto era sviluppare gli strumenti di analisi e garantire la fattibilità del progetto, che prevedeva la definizione di norme che consentissero di confrontare adeguatamente dati provenienti da diversi laboratori e diversi processi sperimentali.
«Adesso siamo in grado di progredire in questa ricerca», ha dichiarato il dottor Collins. «Siamo pronti a passare dall'1% all'intero sistema.»
«L'obiettivo per i prossimi cinque anni è quello di acquisire una maggiore capacità di comprensione dell'intero genoma», ha aggiunto il dottor Birney. «Il progetto pilota ENCODE è il primo passo verso il conseguimento di questo obiettivo.»
Redazione (19/06/2007)
Pubblicato in Biotecnologie
Tag:
Encode,
genoma,
DNA
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