Cosa ci rende unici? Non solo i nostri geni

Quello che conta è come i nostri geni vengono regolati, dicono gli scienziati di EMBL e Yale

Dopo il grande annuncio della sequenziazione del genoma umano avvenuta nel 2001, si aprì la caccia per trovare i geni che ci rendono unici. Ma gli scienziati dell’European Molecular Biology Laboratory (EMBL) a Heidelberg, Germania e le università di Yale e Stanford negli USA, hanno compreso che noi differiamo l’uno dall’altro sopratutto a causa differenza non nei nostri geni, ma in come essi vengono regolati – accesi o spenti, per esempio. In uno studio pubblicato su Science, essi sono stati i primi a comparare l’intero genoma umano e a determinare quali cambiamenti nel materiale del DNA che sta tra un gene e un altro modifica la regolazione genica nei diversi individui. Le loro ricerche aprono ad un nuovo modo di pensare noi stessi e le nostre malattie.

Gli avanzamenti tecnologici degli ultimi dieci anni sono stati così grandi che gli scienziati possono ottenere sequenze geniche – o genomi – di molte persone in una frazione del tempo e del costo che ci vollero per determinare il primo genoma umano. Inoltre, questi avanzamenti ora permettono ai ricercatori di comprendere come i geni sono regolati negli umani.

Un gruppo di scienziati guidati da Jan Korbel del centro EMBL e Michael Snyder, inizialmente a Yale ed ora a Stanford sono stati i primi a comparare genomi umani sequenziati per trovare cosa ha causato le differenze nella regolazione genica tra 10 persone che si sono prestate per l’esperimento. Essi si sono concentrati sulle regioni del DNA senza codice – tratti del DNA che stanno tra i geni e che, a differenza di questi ultimi, non hanno le istruzioni per la produzione delle proteine. Queste seguenze di DNA, che  possono variare da persona a persona, potrebbero funzionare come ancore su cui le proteine regolatorie, conosciute anche come fattori di trascrizione, si attaccano per accendere o spegnere i geni.

Korbel, Snyder, e colleghi hanno trovato che più di un quarto di tutti i geni umani sono regolati in modo diverso tra le diverse persone, più della percentuale di variazione dei geni stessi. Essi hanno trovato che molte di queste differenze sono dovute al luogo in cui le proteine regolatorie si attaccano. In molti casi, queste differenze sono dovute a cambiamenti nelle sequenze di DNA a cui sono legate. In alcuni casi, questi cambiamenti possono risultare nel cambiamento di una singola lettera del codice genetico, mentre in altre una grossa sezione del DNA può essere alterata. Ma, sorprendentemente, hanno scoperto che molte altre variazioni non possono essere spiegate così facilmente, e sono giunti alla conclusione che alcune di queste apparentemente inspiegabili differenze possono esserci solo nel caso in cui le proteine regolatorie non agiscono da sole, ma interagiscono tra loro.

“Abbiamo sviluppato un nuovo approccio che ci permette di identificare casi in cui la capacità della proteina di accendere o spegnere un gene può essere influenzata dall’interazione con altre proteine ancorate in una zona vicina del genoma,” spiega Korbel. “Ora iniziamo a comprendere dove queste interazioni avvengono, senza dover studiare ogni singola proteina regolatoria esistente.”

Gli scienziati hanno trovato che anche se diverse persone hanno copie identiche di un gene – per esempio il gene ORMDL3, conosciuto per essere implicato nell’asma dei bambini – il modo in cui le cellule regolano quel gene può variare da persona a persona.

“Le nostre scoperte possono aiutare a cambiare il modo di pensare a noi stessi e alle nostre malattie,” conclude Snyder: “così come cerchiamo i geni delle varie malattie, potremmo iniziare a cercare come i geni vengono regolati, e come le variazioni individuali nella regolazione genica possono influire sulle reazioni del paziente.”

Infine, Korbel, Snyder e colleghi hanno comparato l’informazione sugli umani con quella degli scimpanzé, e hanno trovato che rispetto alla regolazione genica sembrano esserci tante differenze tra umani quante tra noi e i nostri cugini primati – un piccolo spiraglio che potrebbe nascondere importanti nuovi scenari sia nella comprensione della nostra evoluzione sulla Terra sia sul perché siamo così diversi gli uni dagli altri.

In un altro studio pubblicato su Nature, i ricercatori guidati da Snyder in USA e Lars Steinmetz all’EMBL di Heidelberg hanno trovato differenze simili nella regolazione genica anche in un organismo che è un po’ più distante dei primati sul nostro albero genealogico: il lievito del pane.