Dna, mappa 3D grazie a un 'righello' molecolare

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Alcuni studiosi statunitensi sono riusciti a determinare simultaneamente dove sono posizionati tutti i geni di una cellula in un determinato momento. Hanno usato come marcatore un enzima 

I ricercatori dell'Università dell'Illinois hanno sperimentato una nuova tecnica in grado di misurare la posizione di ogni singolo gene nel Dna e di costruire un'immagine 3D del layout del genoma. Si chiama TSA-Seq, tyramide signal amplification sequencing, e sfrutta una sorta di 'righello' molecolare, un sistema che per la prima volta riesce a calcolare simultaneamente dove siano i singoli geni nel nucleo. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista scientifica Journal of Cell Biology.

Perossidasi del rafano usata come marcatore

La posizione dei geni, per esempio vicino al bordo o al centro del nucleo, può influire in modo significativo sulla loro attività. Essi possono cambiare posto quando una cellula si sviluppa o diventa malata. Gli studiosi possono calcolare dove sono i singoli geni usando un microscopio, ma determinare la posizione di ognuno di loro simultaneamente è impossibile con questo strumento. Il team di ricercatori, guidato da Yu Chen, ha sviluppato la tecnica TSA-Seq, la quale consente di misurare simultaneamente la distanza di ogni gene da specifici punti di riferimento del nucleo. Lo studio è stato condotto con il gruppo di Jian Ma alla Carnegie Mellon University e con ricercatori del Netherlands Cancer Institute e della Northwestern University Feinberg School of Medicine. La tecnica TSA-Seq prevede l’uso di un enzima, la perossidasi del rafano, che viene attaccato a particolari strutture del nucleo, come la lamina che lo circonda o i granuli contenenti proteine, nuclear speckles, più vicini al centro. La perossidasi di rafano genera una molecola altamente reattiva chiamata tiramina che può essere utilizzata per marcare ogni sequenza di Dna nelle vicinanze del gene: più è vicino al centro, più è evidente la marcatura. Quando il Dna viene poi sequenziato, si può di conseguenza calcolare quanto ciascun gene fosse vicino alla struttura nucleare contrassegnata con perossidasi di rafano.

Supera i limiti dei microscopi

Chen e colleghi hanno testato il nuovo metodo sulle cellule leucemiche e hanno scoperto che i geni più vicini alle nuclear speckles tendono a essere più attivi di quelli più vicini alla lamina nucleare. Infatti, esaminando la posizione delle particelle cromosomiche vicine, i ricercatori sono stati in grado di tracciare intere sezioni di cromosomi che si estendono dalla periferia nucleare verso le proteine nel centro del nucleo. La funzione delle nuclear speckles è sconosciuta, ma le regioni dei cromosomi a loro contigue sembrano essere cruciali per l'attività genica. Un piccolo spostamento nella posizione potrebbe essere sufficiente per migliorare notevolmente l'attività del gene. Secondo i ricercatori il nuovo approccio deve ancora essere perfezionato, ma sperano di usare TSA-Seq per capire come si spostino i geni una volta che le cellule si siano sviluppate o si siano ammalate. "Questa tecnica è la prima applicabile all'intero genoma che consente di misurare l’effettiva distanza dei geni da un particolare sotto compartimento nucleare”, spiega Yu Chen. “C’è ancora molto da scoprire sull'organizzazione nucleare, - sottolinea il suo collega Andrew Belmont – ma da questo modello emerge che anche i più piccoli movimenti dei cromosomi presentano un sostanziale significato funzionale, bastano pochi nanometri". 

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