Occhi puntati sull’evoluzione

Dai rapporti di parentela fra DNA e proteine di quattro organismi a confronto, scopriamo le reti di interazione genetiche fondamentali per lo sviluppo del cancro e di altre malattie

Dal batterio all'uomo passando per il lievito e il moscerino della frutta: confrontando struttura e funzioni del patrimonio genetico di questi quattro organismi, che occupano rami diversi nell'albero evolutivo, è stato possibile svelare alcuni dei percorsi seguiti da DNA e proteine nel corso dell'evoluzione. Percorsi che regolano molte attività delle nostre cellule, incluse quelle legate alla trasformazione tumorale.

Grazie all'uso di complesse tecniche bioinformatiche, Matteo D'Antonio e Francesca Ciccarelli dell'Istituto Europeo di Oncologia (IEO) hanno concentrato la loro attenzione su quella che in gergo tecnico viene definita biologia delle reti: "È una disciplina relativamente giovane" spiega Ciccarelli, che dirige il gruppo di Bioinformatica e genomica evolutiva del cancro presso il campus IFOM-IEO di Milano.

"In quest'area non si studiano i singoli geni, ma la complessa rete di collegamenti che i geni stabiliscono tra di loro e che rappresenta la vera chiave della regolazione di tutti i processi cellulari, dai più semplici ai più complicati". Dopo un ampio lavoro di raccolta dei dati, i ricercatori hanno messo a punto un sistema analitico che ha permesso loro di confrontare i geni e le reti di interazioni proteiche tra i quattro organismi, scelti proprio in base alle loro diverse caratteristiche evolutive. "Siamo così riusciti a determinare l'età dei geni, abbiamo cioè collocato la loro origine in un punto abbastanza preciso dell'albero evolutivo" continua Ciccarelli.

Geni antichi e geni giovani
Ci sono geni che si posizionano in punti strategici di queste reti di interazioni e che si ritrovano lungo tutta l'evoluzione, dai batteri fino agli esseri umani. "Sono geni antichi e presenti in singola copia nel genoma" precisa Ciccarelli. "In genere regolano funzioni basilari della cellula, come il ciclo cellulare e la riparazione dei danni al DNA. Tra questi troviamo anche alcuni geni legati al cancro, quelli che vengono definiti oncosoppressori".

Nell'uomo ci sono anche altri geni che si collocano nei "nodi" nevralgici delle reti biologiche, che però si sono originati più di recente. "Questi geni giovani sono presenti in molte copie e sono in genere responsabili della regolazione più fine dei processi cellulari di base: tra questi troviamo gli oncogeni" spiegano gli autori nel lavoro pubblicato sulla rivista Plos Computational Biology.

"Con questo studio" conclude Ciccarelli "abbiamo imparato molto sull'età dei geni e sui complessi legami che questi stabiliscono all'interno della cellula: un passo importante che ci aiuterà a capire meglio come vengono regolati i processi cellulari alla base di numerose patologie, di cui il cancro ha ovviamente precedenza assoluta".

Ricerca pubblicata su:
PLoS Comput Biol

Titolo originale:
Modification of gene duplicability during the evolution of protein interaction network.

Data Pubblicazione:
04/2011

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