C’è un ritmo nello sviluppo della vita. La crescita da un minuscolo ammasso di cellule a un organismo adulto richiede tempi e controlli precisi. I geni giusti devono attivarsi al momento giusto, per la durata giusta e nell’ordine corretto. Perdere il ritmo può portare a malattie come il cancro. Quindi, cosa mantiene attivo ogni gene?
Il professor Christopher Hammell del Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) lo ha scoperto nel verme C. elegans, questa orchestra genetica non ha un unico direttore. Invece, un quartetto di molecole lavora di concerto per cronometrare ogni fase di sviluppo. Hammell afferma che questo processo condivide alcune somiglianze con gli orologi circadiani che controllano il comportamento umano. Comprendere come è regolato l’orologio del verme potrebbe aiutare a spiegare come il tempo influisce sullo sviluppo in altri animali. Hammell spiega:
“Questo orologio che abbiamo scoperto stabilisce la cadenza dello sviluppo. È un coordinatore dell’orchestra. Controlla quando suona il trombone, quanto diventa forte e quanto dura la nota.”
Ogni fase di C. eleganslo sviluppo inizia con due proteine, NHR-85 e NHR-23. Lavorano insieme per innescare un impulso di espressione genetica, attivando il microRNA lin-4, che controlla i modelli di sviluppo delle cellule staminali. La tempistica, la forza e la durata dell’impulso dipendono dal breve tratto in cui NHR-85 e NHR-23 interagiscono e da un’altra proteina, LIN-42, che termina ogni periodo di sviluppo spegnendo NHR-85.
“Scombina l’orchestra: continuerà a produrre suono”, dice Hammell. “Ma il modo in cui la musica cambia ci fa capire che il tempismo corretto è fondamentale per lo sviluppo.”
Hammell ha collaborato con Wolfgang Keil del Curie Institute di Parigi per osservare questo ciclo di espressione genetica in azione. C. elegans impiega circa 50 ore per raggiungere l’età adulta. In quel periodo è sempre in movimento, come un adolescente irrequieto. Il team ha sviluppato una nuova tecnica di imaging per mantenere il piccolo verme in posizione abbastanza a lungo da poter scattare foto e girare video. Ciò ha consentito loro di misurare ogni battito dello sviluppo nel momento in cui si è verificato.
“Potremmo osservare ogni volta che i geni si attivano dalla nascita all’età adulta”, afferma Hammell. “Questo tipo di imaging non era mai stato fatto negli animali, ma solo in singole cellule.”
Hammell sta ora lavorando con Leemor Joshua-Tor, professore del CSHL e ricercatore dell’HHMI, per immaginare come le proteine dell’orologio interagiscono nel tempo.
“Vogliamo capire, con ancora più precisione, come funziona questo orologio”, afferma Hammell. “Gli esseri umani possono fare cose come scrivere musica o eseguire calcoli, non perché abbiamo un gene per il calcolo o la musica, ma perché i nostri orologi di sviluppo consentono al nostro cervello di svilupparsi più a lungo in un organo più complesso.”
In altre parole, quando si parla di sviluppo, il tempo è davvero essenziale.
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