I 'switch' genetici della crescita ossea: scoperti 2700 enhancers legati all'altezza e ai disturbi ossei

RomeScienziati dell'Università di Ginevra hanno individuato sequenze genetiche cruciali che regolano la crescita ossea. Solo il 3% del genoma dei mammiferi contiene geni che producono proteine necessarie per le funzioni biologiche e lo sviluppo. Questi geni sono controllati da altre sequenze chiamate enhancer, che possono attivare o disattivare i geni.

I ricercatori hanno scoperto 2.700 frammenti di DNA che regolano la crescita ossea. Questa scoperta aiuta a spiegare una delle ragioni principali per cui le persone hanno altezze diverse e potrebbe chiarire il motivo di alcuni problemi ossei.

Gran parte della nostra altezza la ereditiamo dai genitori. Alcune malattie genetiche possono influenzare la crescita delle ossa, talvolta per motivi che non comprendiamo appieno. La causa potrebbe non risiedere nei geni stessi, ma in altre parti del genoma che regolano questi geni.

Guillaume Andrey, professore presso la Facoltà di Medicina dell'UNIGE e l'Istituto di Genetica e Genomica di Ginevra, ha condotto lo studio. Egli spiega che piccole sequenze di DNA, chiamate enhancers, controllano la trasformazione del DNA in RNA, che successivamente produce proteine. Sapevamo già quali geni fossero coinvolti nella formazione delle ossa, ma non conoscevamo cosa li regolasse. Questa ricerca ci aiuta a comprendere tale regolazione.

Ecco cosa hanno scoperto:

• Il team ha utilizzato una tecnica innovativa per creare embrioni di topo con ossa fluorescenti.
• Hanno isolato ed esaminato queste cellule per capire il funzionamento degli enhancers durante lo sviluppo osseo.
• Hanno identificato le sequenze regolatrici specifiche che controllano i geni della formazione ossea.
• Hanno disattivato questi enhancers per confermare il loro ruolo nell'attivazione genica.

Leggi anche:

Oggi · 09:01

Terapia con cellule staminali ripara buchi maculari nelle scimmie

Le ossa fluorescenti sono state create utilizzando un nuovo metodo sviluppato da cellule staminali di topo. Questo approccio ha permesso agli scienziati di osservare le ossa negli embrioni di topo, facilitando la separazione delle cellule per lo studio. Fabrice Darbellay, un ricercatore nel laboratorio di Andrey, ha guidato questa parte della ricerca. Il team ha monitorato l'attività della cromatina, dove il DNA è impacchettato, nelle cellule ossee fluorescenti.

Hanno identificato le parti del DNA che regolano i geni responsabili della formazione delle ossa utilizzando dei marcatori di attivazione genica. Hanno poi confermato i loro risultati disattivando queste regioni di controllo mentre mantenevano attivi i geni principali. Se l'attivazione genica si fermava, significava che avevano individuato le regioni di controllo corrette.

Nei topi, gli scienziati hanno identificato 2.700 interruttori genetici, e 2.400 di questi sono presenti anche negli esseri umani. I cromosomi sono lunghe catene di DNA. Regioni specifiche del DNA, chiamate enhancer, controllano i geni vicini. Queste regioni e i geni che regolano sono vicini tra loro sullo stesso cromosoma, permettendo un'interazione efficace. Differenze nell'attività di queste regioni potrebbero spiegare le variazioni nella taglia corporea tra le persone. L'attività delle cellule ossee è direttamente collegata alla dimensione delle ossa e all'altezza complessiva.

Molte malattie ossee non dipendono da variazioni nelle sequenze geniche, ma potrebbero essere legate a cambiamenti nelle parti regolatorie del genoma. Casi documentati dimostrano che le modifiche in queste regioni regolatorie, piuttosto che nei geni stessi, causano malattie ossee. È probabile che molte malattie ossee passino inosservate quando le sequenze geniche appaiono normali. Problemi in queste parti regolatorie possono anche provocare altre malattie dello sviluppo.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Communications.