Nuovi metodi svelano il ruolo della cromatina nell’espressione genetica
Il prof. Bas van Steensel, a capo del Gruppo genomica della cromatina presso il Cancer Institute nei Paesi Bassi, pensa che per il progetto CHROMATINPRINCIPLES la questione era guardare in prospettiva. Anche se la comunità scientifica sa già molte cose sulle interazioni tra le proteine della cromatina, il modo in cui sono organizzate in quanto rete rimane un mistero. “La cromatina è molto complessa, perché è formata da centinaia di proteine. Il modo in cui queste proteine lavorano insieme a formare tipi diversi di cromatina è poco conosciuto. Inoltre, dobbiamo capire in che modo diversi tipi di cromatina controllano l’espressione genetica,” dice il prof. van Steensel. In altre parole, il team doveva sviluppare strumenti migliori per studiare la cromatina e la regolazione genetica. I loro studi precedenti sulla drosophila avevano già fatto luce sui principali tipi di cromatina. Uno di questi, un nuovo tipo repressivo di cromatina che copre quasi la metà del genoma del moscerino ed è chiamata cromatina nera, era di particolare interesse. I geni in essa contenuti sono inattivi – il che suggerisce che questo tipo di cromatina contribuisce alla repressione dell’attività genetica – e tendono a essere posizionati ai margini del nucleo (la lamina nucleare), indicando un ruolo nell’organizzazione spaziale del genoma. Concentrandosi sulla cromatina nera, l’equipe sperava di acquisire informazioni sui meccanismi di base che guidano la divisione del genoma in tipi diversi di cromatina. Problemi tecnici nelle cellule di Drosophila, però, hanno costretto l’equipe a spostare l’attenzione verso un tipo di cromatina strettamente correlata nelle cellule dei mammiferi conosciute come campi associati alla lamina (lamina associated domains o LAD). “Come la cromatina nera della drosophila, si pensa che i LAD dei mammiferi reprimano l’attività genetica e che si trovino sul bordo del nucleo. Abbiamo sviluppato interessanti nuovi metodi per visualizzare e tracciare i LAD in cellule viventi e per mappare i contatti di LAD di tutto il genoma in singole cellule,” dice il prof. van Steensel. Nel corso del progetto sono stati sviluppati tre metodi principali: TRIP, per integrare un gene inviato che può percepire gli effetti della cromatina locale in tutto il genoma; SuRE, che ha permesso al team di creare un catalogo di tutte le regioni del genoma umano che possono guidare l’espressione genetica in assenza di un contesto di cromatina e TIDE, uno strumento basato sul web in grado di aiutare i ricercatori interessati a testare la modifica del genoma per mezzo della tecnologia CRISPR. I risultati sono stati eccezionali: “Abbiamo trovato prove solide che i LAD reprimono l’attività genetica,” dice il prof. van Steensel. “I nostri approcci diversi hanno rivelato anche che i contatti di LAD con la membrana sono molto dinamici e che sono soggetti a un’ampia ridistribuzione ogni volta che la cellula si divide. C’è però un sottogruppo di LAD i quali sono stabilmente ancorati alla lamina in quasi tutte le cellule. Questi possono aiutare a organizzare cromosomi dentro il nucleo. Infine abbiamo identificato una modifica della cromatina nei LAD che promuove le interazioni con la lamina.” Adesso che il progetto si è concluso, il team spera che tutti i risultati del progetto contribuiranno a una conoscenza scientifica della regolazione genetica e che i nuovi metodi sviluppati saranno adottati e ulteriormente modificati da altri laboratori. Nel frattempo, il prof. van Steensel ha ricevuto un altro contributo avanzato del CER. Il suo nuovo obiettivo è esplorare ulteriormente le interazioni del genoma con la lamina nucleare e sviluppare altri strumenti per manipolare il genoma su larga scala in modo da scoprire come la sequenza del DNA guida le interazioni con la lamina nucleare.
Parole chiave
CHROMATINPRINCIPLES, cromatina, cromatina nera, nucleo, DNA, proteine, espressione genetica, LAD, CRISPR, campi associati alla lamina