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Il genoma della lampreda rivela geni legati alle neurodegenerazioni umane
Scienziati del Marine Biological Laboratory (MBL) hanno identificato diversi geni legati ai disturbi neurologici umani (compreso Alzheimer, Parkinson e lesioni del midollo spinale) nella lampreda di mare, un pesce vertebrato la cui sequenza dell'intero genoma è riportata questa settimana sulla rivista Nature Genetics.
"Questo significa che possiamo utilizzare la lampreda di mare come modello potente per migliorare la comprensione molecolare delle malattie neurodegenerative e dei disturbi neurologici degli umani", spiega Jennifer Morgan, dell'Eugene Bell Center for Regenerative Biology and Tissue Engineering del MBL. Gli obiettivi finali sono determinare ciò che va male nei neuroni dopo un infortunio e durante la malattia, e determinare come correggere tali deficit, per ripristinare le normali funzioni del sistema nervoso.
 La lampreda di mare (Petromyzon marinus) è un parassita aggressivo considerato un flagello in molte regioni, tra cui i Grandi Laghi americani. Il lignaggio di questo antico vertebrato si è discostato da quello degli esseri umani circa 500 milioni di anni fa. La lampreda è ora il nostro antenato vertebrato più antico ad avere l'intero genoma sequenziato e assemblato. (Credit: New York State Department of Environmental Conservation.) |
A differenza degli esseri umani, la lampreda ha una straordinaria capacità di rigenerare il suo sistema nervoso. Se si recide il midollo spinale di una lampreda, essa può rigenerare le cellule nervose danneggiate e nuotare di nuovo in 10-12 settimane.
La Morgan e i suoi collaboratori dell'MBL, Ona Bloom e Joseph Buxbaum, studiano la capacità di recupero dalla lesione del midollo spinale della lampreda dal 2009. La lampreda ha grandi neuroni individuati nel cervello e nel midollo spinale, fatto che la rende un ottimo modello per studiare la rigenerazione a livello della singola cellula. Ora le informazioni genomiche sulla lampreda dà loro un nuovo "set di attrezzi" per comprendere i suoi meccanismi rigenerativi, e confrontare aspetti della sua fisiologia, come la risposta infiammatoria, a quelli umani.
Il progetto genoma della lampreda è stato realizzato da un consorzio di 59 ricercatori guidati da Weiming Li della Michigan State University e Jeramiah Smith della University of Kentucky. Il contributo degli scienziati del MBL si è concentrato sugli aspetti neurali del genoma, compreso uno dei risultati più interessanti del progetto.
Le lamprede, al contrario degli esseri umani, non hanno la mielina, una guaina isolante intorno ai neuroni che permette una più veloce conduzione degli impulsi nervosi. Eppure il consorzio ha trovato nella lampreda dei geni che sono normalmente espressi nella mielina. Negli esseri umani, le molecole associate alla mielina inibiscono la rigenerazione dei nervi in caso di danni. "Molto lavoro del settore delle lesioni al midollo spinale si concentra sul neutralizzare le molecole inibitorie", dice la Morgan.
"Quindi abbiamo un enigma interessante", continua la Morgan. "Che cosa ci fanno questi geni associati alla mielina in un animale che non ha mielina, ed è comunque bravo nella rigenerazione? Si apre una nuova ed interessante serie di domande". Affrontarle potrebbe portare a capire perché l'uomo ha perso la capacità di rigenerazione neurale molto tempo fa, e in che modo potrebbe essere ripristinata.
Al momento la Morgan e i suoi collaboratori sono concentrati nell'analizzare quali geni sono espressi e quando, dopo una lesione del midollo spinale, e la rigenerazione. L'intera sequenza del genoma dà loro un punto di riferimento prezioso per il loro lavoro.
Morgan, Bloom, e Buxbaum collaborano al MBL con un finanziamento della Fondazione Charles Evans. Bloom ha sede all'Istituto per la ricerca medica Feinstein del Hofstra North Shore-Long Island Jewish a New York. Buxbaum lavora alla Mount Sinai School of Medicine di New York.
Fonte: Marine Biological Laboratory, via EurekAlert!, a service of AAAS.
Riferimento: Jeramiah J Smith, Shigehiro Kuraku, Carson Holt, Tatjana Sauka-Spengler, Ning Jiang, Michael S Campbell, Mark D Yandell, Tereza Manousaki, Axel Meyer, Ona E Bloom, Jennifer R Morgan, Joseph D Buxbaum, Ravi Sachidanandam, Carrie Sims, Alexander S Garruss, Malcolm Cook, Robb Krumlauf, Leanne M Wiedemann, Stacia A Sower, Wayne A Decatur, Jeffrey A Hall, Chris T Amemiya, Nil R Saha, Katherine M Buckley, Jonathan P Rast, Sabyasachi Das, Masayuki Hirano, Nathanael McCurley, Peng Guo, Nicolas Rohner, Clifford J Tabin, Paul Piccinelli, Greg Elgar, Magali Ruffier, Bronwen L Aken, Stephen MJ Searle, Matthieu Muffato, Miguel Pignatelli, Javier Herrero, Matthew Jones, C Titus Brown, Yu-Wen Chung-Davidson, Kaben G Nanlohy, Scot V Libants, Chu-Yin Yeh, David W McCauley, James A Langeland, Zeev Pancer, Bernd Fritzsch, Pieter J de Jong, Baoli Zhu, Lucinda L Fulton, Brenda Theising, Paul Flicek, Marianne E Bronner, Wesley C Warren, Sandra W Clifton, Richard K Wilson, Weiming Li. Sequencing of the sea lamprey (Petromyzon marinus) genome provides insights into vertebrate evolution. Nature Genetics, 2013; DOI: 10.1038/ng.2568.
Pubblicato in Science Daily il 24 Febbraio 2013 - Traduzione di Franco Pellizzari.
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