Il cromosoma raramente si trova nella forma che siamo abituati a vedere nei libri di biologia, cioè il caratteristico doppio bastoncello (quello X, per intenderci). Normalmente è “disciolto” nel nucleo e costituisce una matassa che al microscopio appare come un groviglio disordinato. Questo caos però negli ultimi anni è stato “misurato” e gli scienziati ne hanno svelato il segreto: i geni nel groviglio sono in realtà organizzati in regioni, che potrebbero avere un ruolo funzionale. Una ricerca, coordinata da scienziati della SISSA di Trieste, ha ora sviluppato e studiato un modello numerico del cromosoma che supporta i dati sperimentali e offre un’ipotesi sulla funzione della matassa.
Per la maggior parte della sua vita, il cromosoma passa il suo tempo “sciolto” nel citoplasma nucleare. A un occhio inesperto potrebbe sembrare un filo aggrovigliato in maniera casuale, ma i biologi dicono il contrario: anche se una componente di caos nella matassa c’è, le misurazioni sperimentali hanno identificato delle regioni che tendono a contenere geni specifici. Grazie a queste misurazioni si sono ottenute delle mappe del cromosoma nella sua forma sciolta, quella in cui avvengono i processi di trascrizione del DNA.
Cristian Micheletti, fisico della SISSA, la Scuola Internazionale Superiori di Studi avanzati di Trieste, ha coordinato un gruppo di ricerca internazionale – in cui spiccano Marco Di Stefano e Angelo Rosa – che ha escogitato un metodo ingegnoso: da un lato ha permesso di verificare le misure sperimentali note e dall’altro di trovare dati a supporto di una teoria che spiega perché la matassa del DNA è organizzata in regioni. “Usando la vasta mole di dati pubblici sull’espressione genica, abbiamo identificato delle famiglie di geni co-regolati all’interno di un cromosoma” ha spiegato Micheletti. I geni co-regolati codificano “in concerto”, ma come questa sincronizzazione avvenga è misterioso, dato che spesso i geni si trovano molto lontani sul filamento di DNA. “Le ipotesi principali sono due: o esistono dei ‘messaggeri’ che fanno la spola da un gene all’altro e coordinano l’attività, oppure il filamento di DNA ripiegandosi nel groviglio porta i geni della stessa famiglia vicini fisicamente”.
Partendo dalla seconda ipotesi, Micheletti e colleghi hanno utilizzato il computer, forzando un modello numerico di DNA ad avvicinare i geni co-regolati. “I risultati della simulazione hanno fornito una mappa dell’organizzazione dei cromosomi molto simile a quella ottenuta sperimentalmente”, spiega Micheletti. “Inoltre il modello è riuscito a mettere vicini i geni della stessa famiglia, come gli chiedevamo di fare, nell’80% dei casi, cioè senza grande sforzo, il che supporta la validità dell’ipotesi e l’efficacia della simulazione”.
L’articolo è stato scelto dalla rivista PLoS Computational Biology come “cover story” per il mese di marzo.
