Evoluzione più facile con i prioni

Il prione [PSI+] del lievito interviene nella sintesi proteica permettendo la codifica di geni silenti facilitando il processo evolutivo

I ricercatori del Whitehead Institute for Biomedical Research e dell'Howard Hughes Medical Institute nel corso di una ricerca ora pubblicata su PLoS Biology hanno scoperto che un nuovo meccanismo, basato sulla presenza di proteine prioniche, permette alle cellule di lievito di rispondere allo stress ambientale e di accelerare i mutamenti evolutivi.
Gia era noto come condizioni ambientali difficili potessero indurre gli organismi ad aumentare la loro capacità di adattarsi rapidamente all'ambiente e si era ipotizzato che tale adattamento avvenisse tramite l'utilizzo di alcune variazioni codificate in quella parte di DNA, presente in tutte le cellule animali, che normalmente non viene mai utilizzato e che comprende copie di geni silenti e frammenti di DNA parassitico introdotto da virus.
Lo studio condotto da Maria Lucia Madariaga, Jens Tyedmers e colleghi conferma l'esistenza di un meccanismo di questo nel lievito e chiarisce che si basa sulla presenza di un prione chiamato [PSI+].
Jens Tyedmers ha spiegato che "Un prione non è necessariamente nocivo; nel lievito può costituire un modo differente per codificare l'informazione".
Il prione [PSI+] è una versione mutata, mal ripiegata, di una proteina che ha un ruolo chiave nella produzione di altre proteine e la presenza di [PSI+] in una cellula di lievito modifica la produzione di proteine in modo tale da includere in esse le variazioni genetiche nascoste: la maggior parte dei fenotipi che ne risultano non hanno influenza sulla sopravvivenza della cellula o la peggiorano "ma un quarto delle volte i fenotipi sono 'buoni': talvolta il lievito può così crescere su fonti energetiche che prima non sapeva utilizzare o resistere ad antibiotici a cui non sapeva resistere" chiarisce Tyedmers.
Per confermare l'ipotesi i ricercatori hanno identificato i geni responsabili dello stato prionico, analizzando l'intero genoma di Saccharomyces cerevisiae, e studiando poi 4700 ceppi del lievito mancanti ciascuno di un gene, per controllare la capacità del ceppo di produrre quel prione.

Fra i ceppi che meglio riuscivano a produrlo, molti mostravano significativi cambiamenti nella modulazione della risposta allo stress.
La maggiore capacità di adattamento a condizioni ambientali mutevoli può accelerare le modificazioni evolutive del lievito che, in condizioni di stress, attua un meccanismo basato prioni che gli conferiscono nuove caratteristiche senza una precedente mutazione genetica. Il fatto che il processo si inneschi più facilmente nelle cellule sotto stress suggerisce che le proteine prioniche abbiano questo ruolo nell'evoluzione.

Redazione (16/01/2009)
Pubblicato in Biochimica e Biologia Cellulare
Tag: prione, evoluzione

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