Müller Matthias
Microarray o chip a DNA: la genomica si apre al transcrittoma
Dom, 17/06/2007 - 14:40 — MatAutore:
Müller Matthias
Il sogno della sequenza completa del DNA umano (o genoma) nacque praticamente il giorno seguente al quale Sanger scoprì come leggere il DNA. Nel 2002 questo sogno divenne parzialmente realtà. Il genoma umano fu dichiarato completamente letto fra squilli di tromba e grandi clamori. Più in piccolo, sotto i titoli, si leggeva che, in fin dei conti, ci si era limitati a leggere il 98% della sequenza eucromatinica, ma tanto bastava. Tutte le regioni del DNA altamente ripetitive, quali per esempio i telomeri (le code dei cromosomi) e i contromeri (il nodo centrale dei cromosomi), non erano assolutamente stati letti. Ciò era dovuto a difficoltà tecniche, queste regioni sono infatti composte essenzialmente da un’infinità di ripetizioni di una piccola sequenza di DNA e contengono pochissimi geni.
Spesa totale, circa due miliardi di euro. Molto a prima vista ma, in fin dei conti, con quei soldi oggigiorno ci si compra un paio di aerei da caccia militari ultimo modello, o un decimo di traforo alpino per i treni ad alta velocità. Soldi ben spesi dopo tutto.
Non si sa se gabbati dalle loro stesse parole o semplicemente naif, i ricercatori erano attesi al varco da una brutta sorpresa. Leggere il DNA significa ottenerne la sequenza, non riuscire a capirci qualcosa. Ciò che portò un professore dell’onorevolissimo MIT a commentare “abbiamo speso due miliardi per un libro che non sappiamo leggere”. Si fece quindi un serio sforzo per cercare di interpretare quell’immensa massa di dati (quasi 3,2 miliardi di lettere) che erano stata generata dal sequenziamento del genoma umano. Oggigiorno questo sforzo è ben lungi dall’essere terminato ma importantissimi passi avanti furono celermente compiuti.
Alla fine del 2002 si conosceva in effetti la sequenza di qualche gene. Un’analisi di tutte queste sequenze permise allora di identificare quelli che potevano essere considerati come i caratteri comuni a tutti, o almeno molti, geni. Identificati questi caratteri furono creati dei programmi informatici (chiamati ab initio) capaci di passare in rassegna l’intero DNA alla ricerca di altri geni. Iniziò allora il valzer delle cifre. Il genoma umano contiene… le ultime stime dicono meno di 25'000 geni. Si era cominciato con più di 150'000… molti altri geni furono in seguito identificati grazie al sequenziamento di RNA. Infine, quando altri genomi furono sequenziati, un confronto fra questi e quello umano permise l’identificazione di numerose regioni del DNA che erano rimaste invariate nonostante il lungo tempo evolutivo che le separava. Molte di queste regioni corrispondevano a geni. Una prima breccia nella comprensione del DNA era stata aperta. Badate bene, si era unicamente riusciti ad identificare i geni. La funzione di questi ultimi restava (e in parte resta ancora oggigiorno) ancora un mistero. Une seconda breccia sarebbe potuta essere aperta se l’espressione temporale e spaziale dei geni fosse stata conosciuta. Per esempio un gene che si esprime a livello del cervello embrionale, probabilmente avrà un ruolo nella formazione di quest’organo durante lo sviluppo precoce.
Fu allora che qualcuno ebbe un’idea geniale. Un gene, per essere utilizzato dalla cellula, deve essere fotocopiato in RNA, il quale sarà in seguito tradotto in proteine. Riuscire a misurare la quantità di RNA significava riuscire a quantificare l’utilizzo di un dato gene. Una tale tecnica già esisteva con il nome di Northern Blot. Questa tecnica permette di misurare unicamente l’espressione di un gene alla volta, senza garantire per altro una quantificazione precisa dell’espressione del gene studiato (analisi unicamente qualitativa).
L’idea geniale fu di cercare misurare in un sol colpo l’espressione di tutti i geni conosciuti. Si sapeva da mezzo secolo che il DNA è una doppia elica. Le due eliche, se separate si riassociano spontaneamente riformando sempre le coppie A-T, G-C. Le due eliche, se separate anche molte volte, si riassociano sempre nella stessa posizione. Quest’associazione necessità la presenza delle coppie sopraccitate (A-T. G-C) e, nelle giuste condizioni di temperatura, avverrà solo se le due sequenze sono perfettamente complementari. Una corta sequenza di DNA, può dunque essere utilizzata come “sonda” capace di cercare sequenze a lei complementari. Sebbene non si riuscisse a sintetizzare lunghe catene di DNA senza una matrice (una copia già fatta) era possibile sintetizzare brevi sequenze unicamente per via chimica. L’idea fu dunque questa. Sintetizzare migliaia di copie di un frammento di un gene su uno spazio piccolissimo, poi immediatamente a fianco di queste sintetizzare migliaia di copie di un altro gene, fino a produrre un fascio di sonde per ogni gene dell’organismo. Se la sequenza è abbastanza lunga (20-25 lettere) la probabilità che un altro frammento di DNA sia identico è abbastanza bassa.
Ad esempio se utilizzassi “nel mezzo del cammin di nostra” (25 lettere spazi esclusi) ognuno di voi saprebbe di che opera letteraria stiamo parlando, senza necessariamente doverla citare per intero.
Tornando all’RNA simili sonde furono sintetizzate in griglie finissime. In ogni quadratino della griglia fu inserita una diversa sonda capace di catturare tutti i frammenti di DNA corrispondenti a un dato gene. L’insieme della griglia (contenente circa 25'000 posizioni) è quindi capace di leggere, in un sol colpo, l’intera espressione genica delle cellule studiate.
Come detto l’espressione dei geni necessita la trascrizione dei geni in RNA. Avrete magari notato che, quando si parlava delle proprietà di riassociazione delle due eliche, si faceva riferimento al DNA. Perché il sistema sopra proposto funzioni, vi è dunque la necessità di trasformare tutto l’RNA di una cellula in DNA.
Come al solito la biologia, quando messa alle strette, si permise un piccolo furto. Esisteva in effetti una proteina virale in grado di copiare l’RNA in DNA. Siccome normalmente accade il contrario (il DNA è fotocopiato in RNA) si battezzò questo meccanismo retrocopia. I virus che possiedono questa proteina sono detti retrovirus, il cui rappresentante più celebre è senz’altro il virus dell’HIV.
Riassumiamo quindi la situazione: il sequenziamento del DNA umano aveva messo a disposizioni immense quantità di dati non interpretabili. Le sequenze geniche furono trovate grazie a programmi informatici (lavoro ancora in corso).
Misurare l’espressione di tutti i geni poneva però un serio problema.
- I geni sono molti. Problema risolto grazie alla griglia finissima. Le sonde capaci di leggere 25'000 geni possono ora raccolte in un centimetro quadrato.
- L’RNA pone dei problemi di manipolazione sperimentale. Problema aggirato grazie alla retrocopia dell’RNA in DNA.
Restava da aggirare il problema della quantificazione dell’RNA retrocopiato. Ci si risolse a marcare con dei prodotti fluorescenti il DNA retrocopiato.
Ecco dunque la procedura sperimentale. Produrre il microarray (il vetrino contenete le sonde). Allo stesso tempo estrarre l’RNA dalle cellule studiate (ad esempio le cellule muscolari). Retrocopiare l’RNA estratto in DNA, approfittare del passaggio per marcare il DNA così prodotto con dei prodotti fluorescenti. Porre l’estratto di RNA retrocopiato sul microarray e portare il tutto alle giuste condizioni di temperatura. Ogni RNA si assocerà quindi alla sua sonda (e se tutto va bene solo alla sua sonda). Misurare la fluorescenza in ogni quadratino della griglia. La quantità di fluorescenza è proporzionale al numero di RNA che si sono associati alle sonde. Confrontare i dati così prodotti con quelli di altri esperimenti per determinare i geni specifici di ogni tessuto. Si noti che la quantificazione della fluorescenza è estremamente precisa, un valore numerico può quindi essere associato ad ogni quantità di fluorescenza (misura quantitativa).
Abbiamo detto in apertura che la totalità dell’informazione genetica è chiamata genoma. Per analogia, la totalità dell’informazione della trascrizione dei geni (RNA in un dato momento, in un dato tessuto) fu chiamata trascrittoma.
Questa è dunque la definizione finale di microarray: Una tecnica capace di misurare in un sol colpo l’intero trascrittoma.
Non sempre le migliori idee le hanno le università, non fu il caso dei microarray. Fu un’industria privata, Affymetrix, ad avere per prima l’idea e, logicamente, a ricoprirla di brevetti. La piccola cronaca poi ci rivela che una sbadataggine aziendale fece in modo che i brevetti sui microarray non fossero mai depositati in Islanda, paese in cui nacque Nimblegen, unica ditta oggi in grado di portare un po’ di concorrenza sul mercato. Ciò malgrado i prezzi di questa tecnologia restano oggigiorno estremamente elevati, per cui una singola Chip ha un costo che si aggira attorno agli 800 euro.
I microarray trovarono immediatamente numerosissime applicazioni. Oggigiorno sono utilizzati non solo per lo studio dell’espressione dei geni nei differenti tessuti ma anche per analizzare la risposta a diversi tipi di stress o la malignità di un tumore (attualmente il sistema che permette la migliore valutazione della probabilità di metastasi).
Una seconda serie di applicazioni derivò da una peculiarità della tecnologia. Come detto la sonda (nelle buone condizioni) è capace di associarsi alla sequenza complementare solo se la complementarietà è perfetta. Ora esistono numerose differenze genetiche fra individui (gemelli esclusi) è quindi verosimile che alcune lettere del DNA (nucleotidi) siano differenti fra due individui. In questo caso nessuna fluorescenza dovrebbe essere osservabile nel quadratino della griglia portante le sonde per un dato gene, anche se questo gene è trascritto (a causa della mutazione). Visto che questi cambiamenti affliggono generalmente solo una lettera (nucleotide) vengono detti Sigle Nucleotide Polymorphsm o SNP. L’idea fu la seguente: fabbricare per ogni posizione del DNA quattro sonde identiche in tutto, tranne che per la posizione studiata in cui rispettivamente si inseriscono le quattro lettere del DNA (A, T, G, C). Questo procedimento viene ripetuto per ogni posizione del DNA (3,2 miliardi in totale!).
Se questa volta, al posto dell’RNA, associamo alle sonde del DNA precedentemente frammentato e marcato con i colori fluorescenti, ci aspetteremo di osservare per ogni gruppo di quattro sonde un segnale fluorescente proveniente da una o al massimo due sonde*. Se l’intero procedimento viene fatto sull’intero genoma è possibile “risequenziare” l’intero DNA di un individuo semplicemente leggendo quale sonda (per gruppi di quattro) da’ il miglior segnale.
Il sistema non è ovviamente perfetto. Se per esempio una regione è estremamente variabile non si osserverà alcun segnale per nessuna della quattro sonde (perché altre SNP sono troppo vicine). Inoltre il metodo non è perfetto, una cospicua percentuale della SNP non è visibile con questo approccio. Infine il DNA si è rivelato più plastico del previsto con larghe regioni del genoma che possono essere duplicate o perse (vedi anche “La variabilità genetica” apparso su questo stesso sito). Queste variazioni del DNA di larga scala non sono ovviamente visibili con questo tipo di microarray (altri microarray sono per altro stati prodotti per mettere in evidenza queste variazioni).
Attualmente sono disponibili dei microarray per il genoma umano e quello dei principali organismi modello, animali e vegetali. Moltissime tecniche derivate hanno a loro volta visto la luce (whole genome tiling path array, CHIP on Chip, ecc.).
* si ricordi che ogni individuo possiede due copie del genoma umano, provenienti rispettivamente dal padre e dalla madre. Solitamente queste copie sono identiche al 99% in quel caso su cento di discordanza di osserverà quindi un segnale proveniente da due sonde.
Bibliografia:
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ISBN/EAN:
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Commenti
Allora caro zingaro ecco l'articolo su comanda:
Si comincia con una larga panoramica sulla tecnologia microarray si finisce con le "genome wide snp chip" di cui mi davi il link. La versione 6.0 è solo l'ultima che, a loro modo di vedere è un po' migliore delle precedenti. Se ne vuoi fare una versione per il vostro giornale online accomodati pure. Puoi utilizare questo stesso scritto, o se ne preferisci un'altro (non ho idea di quale background abbiano gli utilizzatori del vostro sito, qui l'ho considerato zero) posso lavorarci ed adattarlo.
Ti chiedo solo di citare Lankelot, a cui devo tanto e senza il quale i miei scritti non avrebbero assolutamente alcuna visibilità.
se in futuro avessi altre richieste, sono qui perché la scienza non rimanga appannaggio dei fanatici del settore.
rimango ovviamente a disposizione per domande o precisazioni.
MAT, grazie, sei un grande! Non ti libererai di noi tanto facilmente...
Leggo....
attendo feedback con ansia. Suppongo che avrò lasciato centinaia di refusi come al solito.. faccio veramente fatica a trovarli...
fammi sapere tutto ciò che non è chiaro.
Salve, sono Chocolate, la famosa venditrice di dolci, nonchè appassionata di genetica ed orchidee. Ben volentieri fornisco i feedback allo scopo di bandire eventuali e non necessarie fonti di ansia. Ho scoperto io alcuni refusi (suppongo che contromeri possa essere cambiato in centromeri, altrimenti si tratta di un termine a me sconosciuto). Trovo il tuo articolo assai notevole, molto chiaro, brillante, per cui i refusi passano veramente in secondo piano. Ne ho appena fatta una copia (correggendo i refusi ovviamente)e in giornata lo farò pubblicare sul nostro giornale unitamente alla citazione di Lankelot. Ti ringrazio di nuovo anche a nome dello Zingaro (adesso impegnato su altri fronti). Vedi, per noi non è solo studio, o interesse, per noi c'è anche una guerra da combattere e farlo con le armi giuste (la conoscenza) ci rende protagonisti, non solo spettatori.Grazie ancora.
Vedi Mat, nella mia ignoranza indotta, per anni mi son chiesto che c?zo di genoma fosse stato mai sequenzato se poi non riuscivano a individuare i nostri geni capricciosi. Poi, come milioni di persone con malattie genetiche, ho aspettato inutilmente altro tempo affinchè si riuscisse a comprendere il linguaggio di quel famoso libro. Solo oggi, grazie al tuo articolo e al vostro bel sito, ho capito che i festeggiamenti di 5 anni fa erano, almeno per noi pazienti in attesa di risposte precise, lontani anni luce dalle aspettative. E solo oggi ho capito che gli investimenti internazionali su una ricerca fondamentale, come quella del genoma umano, fanno ridere i polli. Si dovrebbe usare molta più cautela quando si festeggiano scoperte dalle quali dipende la salute del 30% della popolazione mondiale (ebbene si questi i numeri sottostimati delle persone coinvolte da patologie genetiche più o meno gravi), o quanto meno, avere l?umiltà di riconoscerne pubblicamente i limiti. Ma il tuo articolo, lucido e franco, mi ha rincuorato e mi ha fatto elaborare le seguenti opinioni sulle quali mi piacerebbe un tuo parere.
Credo che grazie alle tecniche del microarray verrà compresa un altissima percentuale di patologie dipendenti dai polimorfismi. Le sette sorelle, come con i miei amici chiamiamo scherzosamente le sette malattie al centro degli studi inglesi, saranno presto affiancate da altre, e forse alla fine rimarranno da capire solamente quelle che dipendono dagli SNP delle regioni variabili, o peggio, dalle ?variazioni di DNA??e a questo proposito (perdonami, non solo con i dolci non riesco a resistere, ma anche con i geni) hai notizie più approfondite circa gli studi con i microarray sulle risposte dei geni allo stress?
Ho letto che l?8% del genoma umano è il risultato degli HERVs; ci sono studi sulle reazioni di queste regioni genetiche in caso di infezioni virali? Scusa se ribatto sempre sul solito punto anche se lo prendo da strade diverse, ma la penetranza non mi basta per rassegnarmi all?idea che due fratelli gemelli identici non abbiano il 100% delle probabilità di ammalarsi della stessa malattia genetica.
Spero che a te e ai gestori del sito, i ringraziamenti continui non annoino, quindi, grazie ancora di tutto.
grazie a te, grazie a voi (il gestore)
Uhm quanta carne al fuoco tutta in un colpo. Quello del genoma umano fu uno sforzo grandissimo ed utilissimo. Aprì moltissime porte e ne chiuse altre. Innanzi tutto uccise le scuse. Ogni volta che un meccanismo genetico non tornava, si diceva. Sarà un'altro gene chissà dove. Sarà che il gene è regolato strano. sarà che... questa scusa col genoma umano viene a cadere. oggigiorno non si può più pubblicare alcuno studio tirando conclusioni di questo tipo. Se non funziona bisogna mostrare il perché: l'informazione è tutta lì, bisogna solo capirla.
Poi ci furono tutte le conclusioni derivate. Grazie al genoma umano quasi tutte le malattie monogenetiche sono state identificate (quasi 1800 attualmente). Si è cominciato a comprendere moltissimo sulla composizione e il numero di geni. Ma l'argomento è talmente complesso che merita forse un articolo a parte. Questo weekend se ho tempo me ne occupo.
Infine ci furono le ricadute tecnologiche. Si fa fatica oggigiorno a comprendere quanto la biologia molecolare debba a quel grandissimo progetto che è stato il sequenziamento del genoma umano. Sequnziamento su capillari, plasmide resque, cartografia fisica ma anche i microarray che tanto ami sono tutte tecniche derivate da quel grande sforzo complessivo.
Infine non va dimenticato che non solo il DNA umano fu sequenziato. Quello di E.coli (battere) numerosi virus, il topo, l'arabetta (pianta) eccetra seguirono o precedettero. fu anche quello un risultato incredibile.
LA vita in laboratorio è veramente cambiata.
Ciò che non fu detto fu:
- 1) che il progetto genoma umano non era conclusivo. A rifletterci è ovvio. Serviva a produrre un'immensa massa di dati, che veniva regalata alla comunità scientifica. Fu un nuovo gigantesco punto di partenza.
- 2) che il progetto non era finito. LA concorrenza della CELERA portò a questa aberrazione. Piuttosto che rischiare di essere superati (e C, Venter minacciava di brevettare la sequenza) si pubblicò la brutta copia. Contenente errori ma, soprattutto incompleta. Gli errori oggigiorno sono stati corretti, ma la sequenza ancora manca. Recentemente è stato pubblicato un'articolo che afferma che per il cromosoma 21 ci siamo quasi. Gli è stata data precedenza per ovvi motivi, ma è uno dei più piccoli. 5 anni sono stati necessari per terminare.
Questa temo è la dura realtà. Fu un nuovo inizio, ma solo un inizio. Soldi ben spesi comunque, se ne spendessero di più così...
Ecco un libro per Mat.
Uomini e topi.
http://www.lankelot.eu/?p=393
Rigurado allo stress non sono uno specialista. Sono un biologo vegetale (aimé è vero). Non si fanno ovviamente molti studi sull'uomo (poco etico). Si conosce molto sul topo e sulle piante. In particolare queste ultime hanno meccanismi magnifici, come è logico per forme di vita che non possono semplicemente migrare verso luoghi meno stressanti. Dei batteri e lo stress si sa quasi tutto.
Mi rendo coto in questo momento che la definizione biologica e sociale di stress è un po' differente. Posso dare un occhiata agli articoli sullo stress nell'uomo. Diciamo a medio lungo termine. Ho sufficiente esercizio per capire gli articoli di biologia umana, ma la ricerca bibliografica si fa lunga.
Gli HERV (Human endogenous retrovirus per gli altri lettori) come tutti gli elementi genetici mobili (transoposni, sequenze palindromiche queli ALU e SINE, retrotransposoni) sono finemente regolati. Ora ci sono alcuni dati che suggeriscono (consiglio quando noti che un biologo inizia a parlare come un politico vuol dire che non è per niente sicuro che quello che ti dici non si rivelerà, fra qualche anno, essere una cazzata)che situazioni di stress possono essere rimobilizzati. Questo è quasi sicuramente il caso nelle piante (c'è un stupendo articolo di nature) ma il ruolo biologico di questa rimobilizzazione è molto poco chiaro.
In generale appare abbastanza evidente che il corpo fa grossi sforzi per mantenere il tutto fermo e zitto.
Quanto alla penetranza... uhm come discutevo in genetica e determinismo, è spesso una interferenza fra ambiente e genoma. La cosa può andare veramente a caso, stocasticamente si dice in gergo. Un mutante nullo (assenza di gene) avrà probabilmente una penetranza completa ma un mutante sottofunzionante (ipomorfo in gergo) può avere penetranza variabile. Se per esempio è un gene cruciale nell'embriogenesi... supponiamo che funzioni da segnale. supponiamo che una cellula abbia bisogno di sentire almeno 10 volte il segnale per decidersi a fare la cosa giusta. Normalmente se ne produce 100, per essere sicuri di segnalare almeno 10. supponiamo che il mutante produca 20. Una volta andrà bene su 20, 10 arriveranno a bersaglio. Una volta va male e ne arrivano 9 e si ha la malattia. Ci sono cose che funzionano così.
Un meccanismo più complesso può spiegare le apparizioni tardive.
La penetranza è una brutta bestia, ma, a volte bisogna arrendersi che sia semplicemente sfiga. Al quadrato. Un avvenimento casuale sfavorevole in un contesto sfavorevole. è il principo della predisposizione.
>4,5
ribadisco. sono qui perché la conoscenza non rimanga appannaggio degli scienziati. é stupido e da adito a spiacevoli conseguenze. sono qui per voi. Ho miei tempi, ma lavoro gratis e posso prendermeli. Competente dovrei esserlo, mi impegno per garantire la massima qualità.
Dunque chiedete, chiedete, chiedete. Mi fa piacere. Gli articoli arriveranno. E poi mi piace scrivere. spero di essere stato chiaro nelle spiegazioni aggiuntive. se aveste altri dubbi chiedete. Il mio ego esulta a vedere il numero di commenti che cresce ;)
benvenuta a chocolate, a cui chiedo solo il link all'articolo allorché apparirà sul vostro giornale (sempre il mio narcisismo).
attendo i vostri commenti (su questo e futuri articoli)
(e, perché no?, anche vostri contributi scritti. Articoli, con relativa indicazione della prima pubblicazione e via discorrendo, per agevolare il passaggio da un sito all'altro. All'insegna d'un sano gemellaggio tra la sezione Scienze di Lankelot e il vostro progetto, e della comunanza nella ricerca)
>13. ovviamente Franchi ha ragione. La sezione scienze è ingorda di nuovi articoli. Rendiamo pubblica l'informzione. Inoltre questo sito ha una visibilità tutta sua (un caso di parassitismo delle scienze sulle arti ;)) ).
Ma dimmi Mat...tu cosa ne pensi dello splicing alternativo in risposta ad eventi stressanti?Visto che almeno il 70% dei geni umani subiscono eventi di splicing alternativo...Visto che lo splicing alternativo è regolato da specifiche proteine in grado di instaurare legami con il nostro RNA i cui livelli risultano alterati nei tumori ed in seguito ad eventi stressanti a cui le cellule tumorali sono sottoposte. Lo stress induce comparti nucleari detti "stress bodies" che si formano su regioni eterocromatiche del genoma e che sono siti di trascrizione di RNA non- codificanti. Questi RNA reclutano specifiche RNAbp negli stress bodies, alterando il programma di splicing alternativo dei geni. Ma tutto questo per quanto riguarda per esempio lo stress termico che già sappiamo che induce l?attivazione trascrizionale di una regione eterocromatica del genoma umano ...
Purtroppo per noi non esiste solo questo tipo di stress in quanto c'è una vistosissima fascia di noi malati (di psoriasi e artrite psoriasica) ad aver subito eventi stressanti molto consistenti, molto forti, che possono in qualche modo aver slatentizzato la predisposizione ad ammalarsi. Dico possono...ma io ci credo.
Avrete presto dei contributi.Io non chiedo di meglio. Per me la comunanza è Vita.
PS: Mat vedi di perdonarmi se ho commesso degli errori ma sono studentessa, prigioniera e guerriera dentro una situazione più grande di me.
troppi input ragazzi..qui si rischia una storica indigestione, ma anche l'esagerare è il risultato di un processo genetico, no?
Ok, inibisco il gene dell'esagerazione con un agente monoclonare (uno di questi è un farmaco biotecnologico con cui sia io e che altri amici siamo in cura per tenere a bada l'eccesso della proteina proinfiammatoria TNF-alpha che è uno dei responsabili dell'artrite peoriasica e della psoriasi) e mi censuro nell'inondare mat di domande sulla germinazione asimbiotica delle orchidee. Però Mat, inibito il gene e concordando con la tua precisazione sul significato di stress, leggevo di come la pianta del sedano trattata nelle serre con pesticidi dall'uomo, interrompa la secrezione di psoralene (il suo pesticida naturale). Questa interruzione prosegue anche quando gradatamente viene reintrodotta nel suo habitat naturale. In questo caso secondo te si parla di penetranza o di mutazione?
ne l'uno né l'altro. ma dipende su quante generazioni si fa l'esperimento.
- 1 generazione. Direi che si tratta di regolazione genetica. Diciamo che una pianta ha un dato imput di risorse. Energia, minerali eccetra. Può decidere come utilizzare queste risorse. se trattiamo la pianta con pesticidi questa non sarà attaccata "spegnerà" quindi i geni di difesa e crescerà più svelta. Smessi i pesticidi, la scelta ormai è fatta.
- 2-3 generazioni. Potrebbe essere epigenetica (una mia passione personale) ho scritto un paio di articoli. Il principio è lo stesso di prima.
- decine di generazioni. si tratta di deriva (vedi anche nozioni di evoluzione mio articolo di esordio su lankelot). Usare i pesticidi toglie i geni di difesa dalla selezione naturale. le mutazioni su questi geni non saranno più controselezionate (selezione chiamata negatia o purificatrice che tende a stabilizzare il genoma). queste mutazioni cominceranno ad accumularsi trasformando i geni di difesa in pseudogeni (non più funzionali). Le capacità della pianta sono perse per sempre.
dalla tua domanda subodoro che l'esperimento sia fatto su una sola generazione. ricorda sempre in ogni caso che i risultati vanno confermati specie quando dimostrano cose alla moda. Ho letto molti articoli decisamente loschi anche su buoni giornali.
quanto all'indigestione si informazioni... succede a stuzzicare i biologi (siamo frustratissimi non ci ascolta mai nessuno ;) )
15> studentessa in? che anno? biologia o medicina suppongo data la qualità dell'intervento. Sarà bellissimo e stimolante essere revisionati anche da uno specialista del settore.
lo splicing come ben saprai permette una grandissima eterogeneità nelle proteine malgrado in ristretto pool di geni (lankelottiani non biologi vi scriverò un articolo anche su questo). Avere dei geni specifici allo stress significa: ehi bisogna fare qualcosa di nuovo per cavarsela (HSP, chaperones, proteasi, ecc...)
indurre splicing alternativo significa: ehi magari è meglio cambiare un po' quanto stiamo già facendo.
faciamo un esempio. se abbiamo un grave problema di contaminazione delle acque posso costruire dei depuratori (attivazione genica) o cambiare i sistemi di produzione delle fabbriche presenti nella zona (splicing alternativo). Visto che le cellule non sono fesse fanno tutti e due.
Ovviamente questo può favorire l'insorgere di patologie, specie quelle legate a mutazoni nei siti di slicing. molte di queste mutazioni cominciano ad essere conosciute.
ho risposto alla tua domanda? sono rimasto molto generale per il bene degli altri avventori del sito, ma se vuoi posso dettagliare...
intanto la conversazione si fa sempre più stimolante. Attendo con ansia i tuoi articoli.
8> grazie per il link. ti ho lasciato un commento in sede appropriata..
In generale però attenzione a non esagerare col nucleocentrismo. è una piaga che affligge la biologia di questi tempi. siamo sempre più soggetti a mode. Non dimentichiamo che non esiste solo l'attivazione genica e l'RNA. GLi effettori sono sempre le proteine, un po' dimenticate dalla biologia di questi tempi. Dopo gli anni di gloria della biochimica era inevitabile ma... attenzione!
chocalate sentirai tutti i tuoi professori parlare sempre di DNA, geni e splicing. Non dimenticare che sono le proteine a fare il lavoro. Cascate di fosforizzazioni, ubiquitinazioni, modificazioni post-traduzionali di tutti i tipi. La vera complessità viene dopo il DNA...
se analizzi il proteoma con un 2Dpage prima e dopo uno stress vedrai due quadri completamente differenti. Anche questo conta.
e qui mi scuso con tutti gli utenti non scientifici. a volte bisogna parlare scientifichese, ma cercherò di ridurre al minimo
17> rimaniamo nella prima generazione Mat, nella regolazione genetica. Hai notizia di casi dove invece un gene è stato naturalmente o artificialmente riacceso (o rispento)?
è una domanda comoplessa. Accendersi e psegnersi è la normale routine dei geni. Solo alcuni hanno dei problemi...
si può attualmente silenziare i geni accesi con la RNA interferenza (premio nobel 2006) ma questa richiede una trasfromazione gentica dell'organismo in ui il gene è silenziato. Oggigiorno è possibile farlo nell'uomo adulto o nell'embrione. Nell'embrione è illegale in quasi tutti gli stati del mondo, nell'uomo adulto delle 8 persone trattate 6 sono morte di leucemia. Il trattamento induce moltissime mutazioni specie nelle cellule sanguinee.
L'RNAi è il metodo universale che funziona per tutti i geni (scriverò anche di questo). Altrimenti bisogna andare gene per gene, vedere quali fattori di trascrizione si legani alla zona promotrice, trovare farmaci specifici per inibire /attivare questi fattori. L'approccio farmacologico equivale ad espugnare la fortezza delle malattie genetica casa per casa.
18> Spiacente deludervi non sono studentessa (non ho neanche più l'età per esserlo), sono solo un infermiera e una curiosona della genetica. Il termine "studentessa" voleva significare la mia caparbia volontà di capire e scoprire.
23> complimenti alla caparbietà. se tutte le inferimiere hanno il tuo bagaglio di conoscenze (che desumo dalle domande che poni) mandiamo in pensione i medici.
>23 e non è una scusa per non pubblicarci i tuoi articoli...
22> MAt "L?approccio farmacologico equivale ad espugnare la fortezza delle malattie genetica casa per casa".
Provo a pubblicare un articolo.. vediamo se riesco. E' inutile dire che aspetto un vostro commento grazie.
>26 per farmacologico intendevo con prodotti chimici di sintesi. Giustamete il tuo articolo propone un'altra via.
Ho letto e commentato in sede appropriata :)
GALILEO 28 gen 09
Medicina e biotech | GENETICA
Dna, la trascrizione è bidirezionale
Al contrario di quanto ritenuto finora, la doppia elica viene ?letta? in entrambi i sensi per essere ?tradotta? in Rna. Uno studio dell'Embl su Nature
I testi di biologia sono da riscrivere: il Dna viene ?letto? in tutte e due le direzioni della doppia elica e non in una sola, come finora pensato. Lo hanno rivelato i ricercatori dello European Molecular Biology Laboratory (Embl) di Heidelberg (Germania) e dello European Bioinformatics Institute (Embl-Ebi) di Hinxton (Gb) in uno studio apparso su Nature.
La lettura e la trascrizione del Dna in Rna (acido ribonucleico, formato da un solo filamento) è il primo passo per la formazione delle proteine. Sebbene i geni che contengono le istruzioni per costruire le proteine siano meno del 2 per cento del genoma umano, la maggior parte del Dna viene comunque ?tradotto? in Rna. Perché questo accada non è ancora stato compreso.
I ricercatori dell'Embl, guidati da Lars Steinmetz sono però più vicini a capire come avviene esattamente la trascrizione e la funzione di alcuni particolari pezzetti di Dna, detti ?promotori?: i siti che danno il comando di inizio alla traduzione.
Studiando tutte le trascrizione prodotte nella cellula del lievito, gli scienziati hanno trovato che molte regioni del genoma producono diversi Rna a partire dallo stesso promotore, e che la lettura procede - nella maggior parte dei casi - in entrambe le direzioni (e non in una sola, come finora pensato).
Non tutti i prodotti della trascrizione sono però stabili: molti si degradano rapidamente e questo rende difficile comprenderne la funzione. Alcune molecole di Rna, riportano gli autori, potrebbero essere ?rumore di fondo? e non avere una funzione specifica, ma la trascrizione in sé sembra giocare un ruolo importante nella regolazione dell'espressione di altri geni: tradurre una sequenza di Dna potrebbe infatti aumentare la trascrizione di un gene nelle vicinanze, o interferire in qualche modo con la produzione della proteina corrispondente. Quanto compreso per il lievito, sottolineano i ricercatori, può essere trasportato negli esseri umani. (t.m.)
Riferimento: Nature, Jan 25, 2009; DOI: 10.1038/nature07728