La“mappadeivicini”svelailgenomain3D

Unnuovometodoperl’identikittridimensionaledeicromosomi27ottobre2016UngruppocoordinatodallaScuolaInternazionaleSuperiorediStudiAvanzati(SISSA)diTrieste,haricostruitoalcomputerunmodellotridimensionaledelgenomaumano.LaformadelDNA(oltreallasuasequenza)incidesignificativamentesuiprocessibiologiciedèdunquefondamentaleperconoscernelafunzione.Questolavorohafornitounprimoidentikittridimensionaleperilgenomaumano,approssimatomarealistico.Grazieallecaratteristichedellanuovametodologia,laricostruzionestrutturalebasatasuinformazionisperimentaliesumetodi

statisticièdestinataaperfezionarsimamanochesarannodisponibilinuovidatisperimentali.Laricerca,condottaincollaborazioneconl’UniversitàdiOslo,èstatapubblicatasuScientificReports(unarivistadelgruppoNature).

Ilsequenziamentodelgenomaèunapietramiliaredellabiologiamodernaperchépermettediaccedereall’intera“listadiistruzioni”(lasequenzachimicadelcorredogenetico)perlosviluppoelafunzionalitàdegliorganismi.Sequenziareilgenomaèunpo’comescriveresuunfogliolaserieesattadeicoloridelleperlinediunacollana:pursapendocomequestisisuccedonolungoilfilononpossiamoperòconoscerelaformadellacollana.LaformadelfilodiDNApuòesseremoltoarticolata,nelnucleocellulareinfattiicromosomisono“sciolti”inunamatassaapparentementecaotica.Poichélaformadeicromosomipuòavereun’influenzadecisivasullorofunzionamentoedèdunquefondamentaleconoscerla,ancheperché,pensanogliscienziati,lamatassadelDNAnelnucleoèsoloapparentementecaoticaeavrebbeinveceuna“geografia”precisaetipicaperivaritessutiestadidivitacellulare.“Descrivereconprecisionelaformadellamatassaformatadaicromosomièpurtroppoincredibilmentecomplicato”,spiegaCristianMicheletti,professoredellaSISSAecoordinatoredelnuovostudio.“Nelnostrocasocisiamobasatisulleinformazionisperimentalisulle‘coppiediprossimità’”.“Provateaimmaginaredidoverricostruirelamappadiunacittà”,spiegaloscienziato,“avendoperòadisposizionesoltantoinformazionideltipo‘lapostasitrovadavantiallastazione’,‘lafarmaciaèvicinaallapalestra’;‘ilmercatoortofrutticoloèneipressidelcampodicalcio’eviadicendo.Seavetepochediquesteinformazionilavostramappasaràgrezza,einalcunicasiindeterminata.Maseneavetecentinaia,migliaia,oancoradipiù,alloralavostramappadiventeràsemprepiùprecisaeaderenteallarealtà.Questaèstatalalogicacheabbiamoseguito”.Lecoppiediprossimitàsonoquindileinformazionisullavicinanzafraduepuntidellamappa.QuelledelDNAnelnucleocellularesonostatefornitedaunatecnica(definita“geniale”daMicheletti)denominataHi-C,sviluppatanel2010daalcunigruppidiricercastatunitensi.Inquestatecnicachimico/fisicavengonolegatiassiemepezzettidigenomachesitrovanovicininelnucleo,equestisonopoiidentificatidallalorosequenza.Raccogliendograndiquantitàdiquestecoppiediprossimitàsiècosìscopertoqualipuntideicromosomisitrovanovicininelnucleo.Questaèoggilatecnicapiùpotenteperindagarel’organizzazionedelDNAnelnucleomarestaancorainsufficienteperdedurnelaformacomplessiva.“Perquestoabbiamopensatodiprovareadandare‘oltre’”,commentaMicheletti.

Lamappadei“vicini”“Abbiamousatoundatabasepubblicodicoppiediprossimitàderivanti,inizialmente,daununicoesperimentodiHi-C.Neldatabaseeranocontenuteleinformazionisucentinaiadimigliaiadicoppiediprossimità”,spiegaMarcoDiStefano,ricercatorechenel2014sièdottorato(proprioconquestolavoro)allaSISSAeprimoautoredellaricerca.DiStefanoèattualmentepost-docalCentroNazionalediAnalisiGenomicadiBarcellona.Iricercatorihannocreatounmodellovirtualecoarsegrained(concioèuncertogradodisemplificazione)dituttiicromosomiinunaconformazionetridimensionale“base”.HannopoiidentificatoipuntidovesisituavanoiduepezzettidiDNAdiciascunacoppiadiprossimità,perpoiavvicinarli,piegandoopportunamenteilfilamento.“Facendoquest’operazionepertuttelecoppiediprossimitànotesperimentalmenteabbiamoottenutounastruttura,ingarbugliatamanoncasuale,checihasvelatolaformadituttiicromosomidelgenomaumano,cherisiedevanascostaneidati”,spiegaDiStefano.“Vadaséchepiùcoppiesiusano,piùprecisosaràilmodello3Dcheotterremo”.InrealtàMichelettiecolleghi,dopoquestaprimafase,hannoaggiuntoalmodellounanuovaseriedidatisperimentali.“PropriomentrestavamolavorandoèstatopubblicatounnuovosetdidatiHi-C,piùdettagliatodelprecedente,percuiabbiamoutilizzatoanchequelli”,raccontaMicheletti.“Adireilveroavevamounpo’ditimorechelanostranuovametodologianonfosseancoraabbastanzarobustaechelanuovaseriedidatipotesseentrareinconflittoe‘sfasciare’ilmodello3Dprecedentementeottenuto.Maquasiconstuporeabbiamovistochel’assettorimanevapiuttostosimilealprecedente.Anzi,venivasemplicementeraffinatograzieainuovidatiequasiperincantolevariezonedeicromosomiandavanoacollocarsineipunticorrettidelnucleo.Questociconvinceancorpiùdiessereriuscitiadescrivereconbuonaapprossimazioneildatoreale,esperiamocheidatiraccoltiinfuturociconsentanodisvelareconsempremaggiordettagliolaformadelDNAracchiusonellenostrecellule”.LINKUTILI:

• Linkall’articolooriginalesuScientificReports:www.nature.com/articles/srep35985

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• CreditiSISSA

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• Guardal’animazionedeicromosomisuYoutube:https://youtu.be/bS2cX1of35c

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