I Post-it del DNA

Mamme e nonne sono prodighe di consigli, ma la trasmissione non è soltanto orale. Tracce dell’esperienza di vita dei nostri avi si trovano appiccicate sul nostro materiale genetico come tanti piccoli Post-it®, formando quell’insieme di messaggi regolatori ereditabili che i biologi chiamano epigenoma (“sopra il genoma”). Tre cose rendono particolarmente interessanti questi “giallini” molecolari: 1) che si attaccano e si staccano dal DNA con una facilità simile a quella dei corrispettivi di carta; 2) che modificano la loro azione di regolazione a seconda delle condizioni ambientali; 3) che sono in parte ereditabili.
 
Ciò significa che attraverso l’epigenoma ogni cellula conserva la memoria di esperienze del passato, vissute dalla cellula stessa o dalle cellule che l’hanno preceduta. E ciò anche per parecchio tempo dopo che le esperienze si sono esaurite.
 
Come si eredita l’epigenoma? Quando le cellule crescono e si dividono il macchinario cellulare copia fedelmente le etichette epigenetiche insieme al DNA. Come funziona? Le etichette epigenetiche modificano la struttura fisica della doppia elica, il suo avvolgimento più o meno serrato, e dunque la possibilità di accedere ai singoli geni per produrne delle proteine. Per aiutarvi a capire meglio attraverso le immagini, date un’occhiata a questo video.
 
Il dogma ereditario cambia e si arricchisce
L’ereditarietà epigenetica ha modificato un dogma: l’idea che soltanto il DNA passi dai genitori ai figli. Oggi sappiamo che anche l’esperienza molecolare vissuta da una cellula può essere trasmessa alle generazioni successive.
 
Detto ciò, studiare i segnali epigenetici e la loro ereditarietà non è per niente facile. Occorre fare molta attenzione a non confondere un effetto epigenetico con un cambiamento che deriva da una mutazione del DNA. Inoltre bisogna tracciare i segnali epigenetici in almeno 3 o 4 generazioni, per essere certi che l’effetto osservato sia un’eredità del passato, e non si sia invece prodotta soltanto in un individuo. Occorre infine fare i conti col fatto che l’epigenoma è per sua natura estremamente mutevole, visto che risponde a condizioni ambientali che cambiano di continuo. Data la complessità del fenomeno, non stupisce che i gemelli monozigoti siano l’ideale per seguire gli effetti epigenetici nel tempo, come spiega questo video.
 
Nella figura si possono vedere le etichette epigenetiche sul cromosoma 3 di una coppia di gemelli monozigoti; sono colorate in verde e rosso per ciascun individuo e quando si sovrappongono appaiono in giallo. Il livello di sovrapposizione delle etichette nei gemelli di 3 anni (figura in alto) è molto maggiore che nei gemelli di 50 anni (figura in basso): se alla nascita due gemelli monozigoti hanno un epigenoma identico, col passare del tempo l’epigenoma di ciascun gemello si modifica.
 
L’esplorazione dei fattori epigenetici è appena cominciata. La loro ereditarietà e sensibilità a ciò che mangiamo, al nostro stile di vita, in generale all'ambiente ci rendono un po’ più responsabili su ciò che intendiamo trasmettere alle prossime generazioni. Ma è una responsabilità che ci dà anche libertà e speranza. Libertà perché abitudini e stili di vita si possono cambiare. E speranza perché dal punto di vista terapeutico è possibile che sia più facile rimuovere un Post-it® molecolare che riparare un frammento di DNA mutato.
 
Per saperne di più (e per divertirsi un po’):
 
Attenti al cibo!
Ciò che uno mangia modifica l’espressione dei geni. Come potete vedere in questa scheda, la dieta è uno dei fattori ambientali meglio conosciuti e studiati per il suo ruolo sugli effetti epigenetici.
 
Giocando con l’epigenoma
Volete provare a giocare con l’epigenoma? Qui potete osservare in maniera interattiva che cosa accade quando si modifica l’epigenoma e di conseguenza cambia la trascrizione dell’mRNA e la traduzione di una speciale proteina verde fluorescente (GFP).
 
Lecca i tuoi ratti!
Volete vedere un effetto epigenetico in azione? Premetto che non è una prova da schifiltosi. Per avere un piccolo ratto rilassato dovrete leccarlo a lungo. I piccoli di ratto molto accuditi tendono infatti a diventare adulti calmi, mentre quelli che ricevono poche attenzioni tendono a crescere più ansiosi. E la differenza non è genetica, ma epigenetica.
 
***

Era da tempo che volevo parlarvi di epigenetica. L’ho potuto fare grazie a Learn Genetics, un’autentica miniera d’oro di interattività e spiegazioni per la biologia, creata dall’Università dello Utah; per chi insegna c’è anche il gemello Teach Genetics.

Per la lezione

Commenti [5]

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  1. Patrizia

    molto interessante, chiaro e di piacevole lettura.

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  2. Oscar Rovano

    Salve, sono terza generazione d’italiano nato in Cile. Ho sempre voluto vivere in Italia, ho 34 anni e quando avevo 25 anni sono venuto a vivere in Italia. E sempre ho voluto sapere di piu dei miei antenati italiani, anche se d’italiano ho solo il 25% e il resto tutto spagnolo. Volevo sapere come viveva mio bisnonno in Italia, suoi genitori dove sono morti e anche di suo fratello, non mi sono mai spiegato come mai tanto interese. Da un po di tempo credo che nel mio DNA ci siano l’epigenoma ereditati di mio bisnonno, cioe la esperienza visuta prima di sposarsi in Cile. Lasciare tutta la famiglia viagiando dal altra parte del mondo nel 1895 puo essere stata una situazione traumatica per chiunque, magari voler rivedergli, tornare al luogo di nascita, ecc. Comunque in parte ce lo fatta e ho trovato il luogo e altri parenti. M’impegno tanto in questa ricerca e ci sono ancora cose che devo trovare, sento che sia una ricerca importante nella mia vita, cosi lo sento… Sara che si puo manifestare cosi forte un epigenoma dopo 3 generazioni? Sono l’unico della famiglia con questa stranna necesita di sapere. Non so se e’ collegato pero fisicamente ho poco di somiglianza al bisnonno. Grazie, spero qualcuno sapia darmi piu informazione per capire la eredita delle sperienze visute tramite DNA. A presto.

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    • Lisa Vozza

      Caro Oscar,

      per sapere se il viaggio del suo bisnonno ha lasciato tracce nell’epigenoma, bisognerebbe poter analizzare comparativamente quello dei trisnonni, del bisnonno, dei nonni, dei genitori e il suo. Anche ammesso che questo si potesse fare (non credo proprio che si possa), come si potrebbe dire con certezza che gli effetti rinvenuti sono dovuti proprio all’esperienza dell’emigrazione e non ad altri eventi? Insomma, sarebbe bello sapere quello che è successo, ma l’esperimento sarebbe assai complicato per non dire impossibile.

      Grazie comunque per la bella testimonianza!

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