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Ricerche

Filamenti brevi di DNA nel g​enoma cruciali per capire cognizione e neurodegenerazioni

dnaSecondo ricercatori dei Dipartimenti di Psichiatria e Neuroscienze della School of Medicine del Mount Sinai, brevi frammenti di DNA presenti nel tessuto cerebrale umano ci danno una nuova visuale della funzione cognitiva umana e del rischio di sviluppo di alcune malattie neurologiche.

I risultati dello studio, pubblicati nel numero del 20 Novembre di PLoS Biology, forniscono spunti importanti per le malattie che sono uniche nell'uomo come l'Alzheimer e l'autismo.


Ci sono quasi 40 milioni di posizioni del genoma umano, con sequenze di DNA diverse rispetto a quelle dei primati non umani, rendendo difficile per gli scienziati capire quali sono importanti e quali sono irrilevanti. Piuttosto che confrontare queste sequenze filo per filo, Schahram Akbarian, MD, PhD, Professore di Psichiatria e Neuroscienze alla Mount Sinai School of Medicine, ha voluto identificare l'insieme cruciale delle differenze tra i due genomi, cercando più ampiamente la cromatina, la struttura che comprime il DNA e controlla come si esprime.


I ricercatori hanno trovato centinaia di regioni in tutto il genoma umano che mostrano una struttura della cromatina molto diversa nei neuroni della corteccia prefrontale, una regione del cervello che controlla il complesso comportamento emotivo e cognitivo, rispetto ai primati non umani.

"Anche se la mappatura del genoma umano ci ha insegnato molto sulla biologia umana, il campo emergente della Epigenomica può aiutare a identificare sequenze precedentemente trascurate o scartate che sono fondamentali per comprendere la malattia", ha detto il Dott. Akbarian. "Abbiamo identificato centinaia di loci che rappresentano aree di studio non sfruttate che possono avere un potenziale terapeutico".


Il Dr. Akbarian e il suo team di ricerca hanno isolato piccoli frammenti di fibre di cromatina dalla corteccia prefrontale. Successivamente, hanno analizzato questi frammenti per determinare quali segnali genetici stavano esprimendo. Molte delle sequenze con caratteristiche epigenetiche specifiche degli umani, fino a poco tempo fa erano considerate "DNA spazzatura", senza una funzione particolare.


Ora essi presentano nuovi indizi su come si è evoluto il cervello umano, e stabiliscono un punto di partenza per lo studio delle malattie neurologiche. Ad esempio, la sequenza del DPP10 (un gene criticamente importante per il normale sviluppo del cervello umano) non solo mostra distinte strutture della cromatina specifiche degli umani e diverse dal cervello degli altri primati come gli scimpanzé o il macaco, ma la sequenza di DNA sottostante mostra alcune interessanti differenze di due primati estinti: il Neanderthal e Denisovan, connessi più strettamente alla nostra stessa specie e noti anche come "ominidi arcaici".

"Molti disturbi neurologici sono unici per la salute umana e sono molto difficili da studiare negli animali (come sindrome clinica), come l'Alzheimer, l'autismo, e la depressione", ha affermato Akbarian. "Attraverso lo studio dell'epigenetica si può imparare di più su questi pezzi unici del genoma umano".


Il team di ricerca ha anche scoperto che alcune di queste regioni della cromatina sembrano interagire fisicamente una con l'altra all'interno del nucleo della cellula, pur essendo separate da centinaia di migliaia di filamenti di DNA nel genoma. Questo fenomeno di "cromatina in ciclo" sembra controllare l'espressione dei geni vicini, compresi alcuni con un ruolo critico per lo sviluppo del cervello umano. "C'è un crescente consenso tra i ricercatori del genoma che molte di ciò che prima erano considerate 'sequenze spazzatura" nei nostri genomi invero potrebbero svolgere una sorta di ruolo di regolamentazione", ha detto il Dott. Akbarian.


Questo studio è stato sostenuto dalle sovvenzioni dal National Institutes of Health. Il Dr. Akbarian progetta di fare altri studi epigenetici in altre zone del cervello per vedere se ci sono regioni aggiuntive della cromatina che sono uniche dell'uomo. Si prevede inoltre di studiare gli epigenomi di altri mammiferi con comportamenti sociali altamente evoluti come gli elefanti.

 

 

 

 

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Fonte: Materiale del Mount Sinai Medical Center, via Newswise.

Riferimento:
Hennady P. Shulha, Jessica L. Crisci, Denis Reshetov, Jogender S. Tushir, Iris Cheung, Rahul Bharadwaj, Hsin-Jung Chou, Isaac B. Houston, Cyril J. Peter, Amanda C. Mitchell, Wei-Dong Yao, Richard H. Myers, Jiang-fan Chen, Todd M. Preuss, Evgeny I. Rogaev, Jeffrey D. Jensen, Zhiping Weng, Schahram Akbarian. Human-Specific Histone Methylation Signatures at Transcription Start Sites in Prefrontal Neurons. PLoS Biology, 2012; 10 (11): e1001427 DOI: 10.1371/journal.pbio.1001427.

Pubblicato in ScienceDaily il 21 Novembre 2012 - Traduzione di Franco Pellizzari. - Grafica: Wikipedia

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