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I Post-it del DNA

Non soltanto il DNA è ereditabile. Lo sono anche quei piccoli "giallini" molecolari che stanno sopra al materiale genetico e lo controllano in base al variare delle condizioni ambientali.
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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.
 
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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.

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