L’intricato processo di duplicazione dell’informazione genetica, denominato replicazione del DNA, è al centro della trasmissione della vita da una cellula all’altra e da un organismo all’altro. Ciò avviene non semplicemente copiando l’informazione genetica; una sequenza ben orchestrata di eventi molecolari deve accadere al momento giusto. Gli scienziati della Prof.ssa Maria-Elena Torres-Padilla dell’Helmholtz Monaco di Baviera hanno recentemente scoperto un aspetto affascinante di questo processo noto come “tempo di replicazione” (RT) e quanto sia speciale quando inizia la vita. I nuovi risultati sono ora pubblicati in Natura.
Il processo di tempistica di replicazione del DNA (RT) si riferisce ai momenti specifici in cui diverse regioni del nostro codice genetico vengono duplicate. I ricercatori dell’Istituto per l’epigenetica e le cellule staminali dell’Helmholtz Monaco di Baviera hanno implementato una tecnica chiamata “Repli-seq” per approfondire l’intima relazione tra RT e l’adattabilità delle cellule, la plasticità cellulare. Curiosamente, hanno anche scoperto una nuova relazione tra RT e il modo in cui i geni si ripiegano in strutture tridimensionali all’interno del nucleo cellulare.
Partendo dal primo stadio di un embrione, lo zigote – l’inizio stesso della vita di un organismo – i ricercatori hanno creato una mappa della RT da questo stadio unicellulare allo stadio in cui l’embrione si impianta nell’utero materno, chiamato blastocisti. La scoperta inaspettata è che l’RT nell’embrione unicellulare non è molto ordinato, il che porta a suggerire che le duplicazioni del genoma siano molto flessibili in queste cellule precoci. Tuttavia, dopo la fase a 4 cellule, l’RT diventa più definito. Si verifica un processo graduale, che rispecchia la progressiva acquisizione di modifiche nel DNA e nelle proteine associate, i cosiddetti segni della cromatina, che indicano l’attività e l’importanza dei geni nelle funzioni della cellula.
Maria-Elena Torres-Padilla, autrice corrispondente dello studio, spiega ulteriormente: “Questo è notevole, poiché ci dice che queste cellule embrionali precoci hanno un programma di duplicazione del genoma molto ‘plastico’. Poiché queste cellule precoci sono totipotenti, ciò significa che possono creare ogni singola cellula del nostro corpo. Pensiamo che ciò che abbiamo scoperto in questo studio sia uno dei motivi per cui queste cellule sono così straordinariamente capaci di generare tutto il corpo.” Le nuove scoperte sulla replicazione del DNA possono servire come strumento per riprogrammare le cellule. Il dottor Tsunetoshi Nakatani, il primo autore dello studio, aggiunge: “Possiamo immaginare di cambiare l’identità della cellula trasformando il suo programma RT in uno più flessibile”.
I risultati mostrano inoltre che la RNA polimerasi, comunemente nota come l’enzima responsabile della lettura del codice genetico e della trascrizione in RNA, contribuisce a determinare l’esatto programma RT, fornendo alcuni spunti su come poter manipolare tale programma in futuro. . Il gruppo di ricerca ha scoperto che prima si forma la struttura tridimensionale del genoma e di conseguenza viene stabilito il programma RT. Questa è una scoperta entusiasmante, poiché presuppone che il modo in cui il nostro genoma si adatta allo spazio tridimensionale del nucleo cellulare influenza la flessibilità del programma RT.
In conclusione, i tempi di replicazione del DNA sono un pezzo affascinante del puzzle nella grande narrazione della vita. Dimostra come la precisione della replicazione genetica sia intimamente legata alla capacità delle cellule dell’embrione iniziale di generare altri tipi di cellule nel nostro corpo. Man mano che i ricercatori continuano a esplorare queste connessioni, acquisiamo una comprensione più profonda dell’essenza stessa della trasmissione della vita, da cellula a cellula, da organismo a organismo, e di ciò che rende una cellula capace di generare un nuovo corpo.
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