Il gruppo di ricerca della Dott.ssa Claudia Keller Valsecchi dell’Istituto di Biologia Molecolare (IMB) di Magonza e i suoi collaboratori hanno scoperto il principale regolatore responsabile del bilanciamento dell’espressione dei geni del cromosoma X tra maschi e femmine nella zanzara della malaria. Questa scoperta aiuta gli scienziati a comprendere meglio l’evoluzione dei meccanismi epigenetici responsabili dell’equalizzazione dell’espressione genica tra i sessi. I risultati potrebbero contribuire allo sviluppo di nuovi modi per prevenire la diffusione della malaria.
La maggior parte delle persone sarebbe d’accordo nel dire che le zanzare sono tra le specie più fastidiose del pianeta. Ci tengono svegli tutta la notte con le loro ali lamentose e ronzanti, mentre cercano un modo per morderci e succhiarci il sangue. Eppure le zanzare non sono solo un fastidio: possono anche portare tutta una serie di malattie gravi, a volte mortali. Una delle malattie più pericolose che le zanzare possono trasportare è la malaria, una malattia che colpisce milioni di persone e provoca centinaia di migliaia di morti ogni anno, soprattutto nei paesi africani. La malaria è causata da Plasmodio parassiti, che si diffondono attraverso le punture di zanzara, in particolare quelle delle zanzare palustri (Anofele). È importante sottolineare che solo le zanzare femmine pungono, poiché hanno bisogno delle sostanze nutritive del sangue per produrre le uova. Gli scienziati sono quindi interessati a comprendere i meccanismi responsabili delle differenze molecolari tra le zanzare maschi e femmine, poiché ciò potrebbe aiutarci a sviluppare nuovi modi per combattere la malaria.
Proprio come gli esseri umani, il sesso delle zanzare è determinato dai cromosomi sessuali: le femmine hanno due cromosomi X (XX), mentre i maschi hanno un cromosoma X e un cromosoma Y (XY). Ciò può essere problematico, poiché i maschi hanno solo la metà del numero di geni del cromosoma X rispetto alle femmine, e quindi avrebbero solo la metà della quantità di proteine del cromosoma X. Per compensare ciò, deve esserci un modo per aumentare l’espressione dei geni del cromosoma X nei maschi. Tuttavia, nessuno sapeva quale potesse essere questo meccanismo nelle zanzare.
Agata Kalita del gruppo della Dott.ssa Claudia Keller Valsecci, prima autrice dello studio e finanziato da una borsa di studio del Boehringer Ingelheim Fonds (BIF), ha guidato la ricerca. Hanno collaborato con i gruppi della Dott.ssa Maria Felicia Basilicata presso il Centro medico dell’Università di Magonza, del Dott. Eric Marois presso l’Università di Strasburgo in Francia e del Professor Franjo Weissing presso l’Università di Groningen nei Paesi Bassi. Insieme, i ricercatori hanno scoperto che la proteina SOA (attivazione del cromosoma sessuale) è il regolatore chiave che bilancia l’espressione genetica del cromosoma X nelle zanzare maschi. Hanno scoperto che la SOA funziona legandosi ai geni del cromosoma X e aumentandone l’espressione, ma solo nei maschi. Le zanzare femmine, invece, producono solo una piccola quantità di SOA molto breve e non funzionale.
Kalita ha commentato lo studio: “Il bilanciamento dell’espressione genetica sui cromosomi sessuali è essenziale per lo sviluppo in alcune specie. Tuttavia, altre non hanno affatto tale meccanismo. Inaspettatamente, abbiamo scoperto che nelle zanzare, il bilanciamento dell’espressione del cromosoma X mediante SOA non è necessario. per lo sviluppo, ma dà ai maschi un vantaggio.” Keller Valsecci ha aggiunto: “Questo è un indizio importante su come i meccanismi che bilanciano l’espressione genetica sui cromosomi sessuali potrebbero essersi evoluti in primo luogo”. Basilicata, coautore senior, ha sottolineato: “Comprendere i principi molecolari che agiscono sui cromosomi sessuali ci aiuterà a comprendere le differenze tra maschi e femmine in varie patologie umane”.
I risultati dei gruppi, che sono stati pubblicati sulla rivista Natura, segnano un importante passo avanti nella nostra comprensione di come l’espressione genica è bilanciata sui cromosomi sessuali. I ricercatori ipotizzano che la manipolazione genetica dei geni che colpiscono esclusivamente un sesso potrebbe essere una strategia utile per ridurre il numero di zanzare femmine succhiasangue, il che rappresenterebbe un enorme vantaggio nella lotta contro la malaria.
Per il suo ruolo nello studio, Agata Kalita ha ricevuto una menzione d’onore per il Premio Internazionale Birnstiel per la ricerca di dottorato in scienze della vita molecolare 2023.
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