I genomi di 240 specie di mammiferi spiegano i rischi di malattie umane – ScienceDaily

“In combinazione, gli 11 articoli che pubblichiamo ora Scienza fornire un’enorme quantità di informazioni sulla funzione e lo sviluppo dei genomi dei mammiferi”, afferma Kerstin Lindblad-Toh, professore di genomica comparata all’Università di Uppsala e uno dei due leader del consorzio internazionale di ricercatori. “Inoltre, abbiamo prodotto dati che possono essere utilizzato per gli studi sull’evoluzione e la ricerca medica per molti anni a venire.”

In un grande progetto internazionale guidato congiuntamente dall’Università di Uppsala e dal Broad Institute, più di 30 gruppi di ricerca hanno esaminato e analizzato insieme i genomi di 240 specie di mammiferi. I risultati, ora pubblicati in 11 articoli sulla rivista Scienzamostrano come i genomi degli esseri umani e di altri mammiferi si sono sviluppati nel corso dell’evoluzione.

Il genoma umano contiene circa 20.000 geni che costituiscono il codice per la produzione di tutte le proteine ​​del corpo. Il genoma contiene anche istruzioni che indicano dove, quando e quanto delle proteine ​​vengono prodotte. Queste parti del genoma, chiamate elementi regolatori, sono molto più difficili da identificare rispetto alle parti che danno origine alle proteine. Tuttavia, lo studio di un gran numero di genomi di mammiferi consente di capire quali parti del genoma sono funzionalmente importanti.

L’ipotesi condivisa dai ricercatori alla base delle pubblicazioni in Scienza è stato che se una posizione nel genoma è stata preservata durante 100 milioni di anni di evoluzione, probabilmente svolge una funzione in tutti i mammiferi. Per la prima volta, sono stati in grado di testare questa ipotesi su larga scala. Effettuando un’indagine dettagliata e un confronto sistematico dei genomi di 240 mammiferi, i ricercatori hanno identificato regioni del genoma umano con funzioni precedentemente non caratterizzate. Queste regioni sono probabilmente elementi regolatori e sono significative per il corretto funzionamento del genoma. Le mutazioni in questi possono svolgere un ruolo importante nell’origine delle malattie o nelle caratteristiche distintive delle specie di mammiferi.

I ricercatori hanno identificato più di tre milioni di importanti elementi regolatori nel genoma umano, circa la metà dei quali precedentemente sconosciuti. Sono stati anche in grado di accertare che almeno il 10 per cento del genoma è funzionale, dieci volte tanto quanto circa l’uno per cento che codifica per le proteine.

I 240 diversi mammiferi nello studio variano ampiamente nelle loro caratteristiche, come l’acutezza del loro senso dell’olfatto o la dimensione del loro cervello. I ricercatori sono stati in grado di trovare regioni nei genomi che portano alcune specie ad avere un senso dell’olfatto superiore o alcune specie in letargo.

“È entusiasmante avere ora un quadro di quali mutazioni hanno guidato lo sviluppo di tratti specifici in questi mammiferi ampiamente divergenti”, afferma Matthew Christmas, ricercatore e co-autore di uno degli articoli incentrati sulla funzione del genoma e su come esso influenza le caratteristiche distintive delle diverse specie.

Uno degli studi mostra che i mammiferi avevano iniziato a cambiare e divergere ben prima che la Terra fosse colpita dall’asteroide che uccise i dinosauri, circa 65 milioni di anni fa.

“I nostri risultati possono anche fornire informazioni importanti sul fatto che i mammiferi siano a rischio di estinzione, a seconda di quanta variazione hanno nel loro genoma. Si tratta di informazioni che possono gettare le basi per capire come gestire una specie per aiutarla a sopravvivere”, afferma Professor Lindblad Toh.

Le nuove conoscenze aiutano anche i ricercatori a capire come insorgono le malattie, collegando le posizioni nel genoma conservate dall’evoluzione a condizioni note. Questo può essere fatto per tutte le specie e sarà utilizzabile anche con riferimento alle malattie umane.

“Le nostre analisi di 240 mammiferi ci danno una visione migliore dei segnali regolatori nel genoma. Abbiamo calibrato i nostri risultati su posizioni che sono note per contribuire alla malattia, e quindi potremmo usarle per suggerire posizioni aggiuntive che potrebbero essere prioritarie per i tratti neurologici, come la schizofrenia o condizioni immunitarie tra cui l’asma o l’eczema”, afferma Jennifer Meadows, ricercatrice e co-autrice del secondo articolo, che si concentra su come i dati del progetto possono contribuire alla conoscenza delle malattie.

Il genoma di persone sane e malate viene confrontato per capire quali mutazioni portano alla malattia. Questo produce un’immagine della regione nel genoma che può essere importante, ma non fornisce una conoscenza esatta di quale mutazione causi la malattia.

“Gran parte delle mutazioni che portano a malattie comuni, come il diabete o il disturbo ossessivo-compulsivo, si trovano al di fuori dei geni e hanno a che fare con la regolazione genica. I nostri studi rendono più facile identificare le mutazioni che portano alla malattia e capire cosa va storto”, dice Lindblad-Toh.

I ricercatori hanno anche studiato il cancro medulloblastoma, che è il tipo più comune di tumore cerebrale maligno nei bambini. Sebbene i trattamenti moderni abbiano migliorato la prognosi, non tutti i bambini possono essere curati. Inoltre, quelli che sopravvivono spesso sperimentano effetti collaterali per tutta la vita dal trattamento aggressivo.

«Nei pazienti con medulloblastoma, abbiamo trovato molte nuove mutazioni in posizioni evolutivamente conservate. ha condotto la parte dello studio sul cancro.

Questo lavoro è stato sostenuto in parte dal National Institutes of Health (US), dallo Swedish Research Council (SWE), dalla Knut and Alice Wallenberg Foundation (SWE) e dalla National Science Foundation (US).