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Gli architetti dell'embriogenesi

Scoperte due nuove proteine in grado di creare "l'impalcatura" genetica necessaria nelle prime fasi dello sviluppo embrionale.
L'embriogenesi, cioè quel processo che porta un ovulo fecondato ad accrescersi e differenziarsi in maniera orchestrata fino a diventare un vero e proprio organismo vivente, è uno dei processi biologici più affascinanti e più complessi da studiare. Che cosa porta una manciata di cellule identiche a differenziarsi e organizzarsi in modo da dare origine a tutti i diversi organi e tessuti del nostro corpo? Oggi si conoscono molti dei meccanismi genetici coinvolti in questa delicatissima fase di sviluppo embrionale e si è capito che a guidare l'intero processo è un vero e proprio "concerto" di geni che si attivano e disattivano secondo tempi e modi precisi. Molti di questi geni, tuttavia, sono tutt'ora oggetto di studio o, addirittura, ancora sconosciuti. Un team di scienziati dell'Università di Melbourne, Australia, ha identificato due nuove proteine che agiscono come degli "architetti" genetici in grado di definire le coordinate spaziali necessarie nelle prime fasi dello sviluppo embrionale. Lo studio, pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciencessegna un altro punto importante: sarebbero proprio queste due proteine, infatti, a mediare gli effetti che l'ambiente esterno ha in questo stadio. Interruttori genetici come sistemi GPS I geni necessari per guidare il passaggio da zigote a organismo adulto, vengono descritti da Sean Carroll, biologo molecolare sostenitore dell'evo-devo, come "sistemi GPS" attivati da veri e propri interruttori genetici. "Proprio come questi calcolano la posizione della vettura integrando diversi stimoli, gli interruttori integrano informazioni spaziali nell’embrione rispetto a longitudine, latitudine, altitudine e profondità e definiscono le aree in cui i geni sono attivati e disattivati." (S. Caroll, Infinite forme bellissime). Quali istruzioni ricevono quindi le cellule per sapere esattamente quale forma e quale posizione assumere? Che cosa guida l'attivazione di alcuni geni e il silenziamento di altri, tracciando la via del corretto sviluppo embrionale? Sono propri questi interruttori i responsabili di ciascuna delle fasi dello sviluppo. Ma non è finita qui. A monte di questi geni ne esistono altri che, a loro volta, controllano l'attivazione degli interruttori. Insomma, un meccanismo a cascata decisamente complesso ma che parte da un evento ben preciso: la creazione, all'interno dell'embrione, degli assi cefalo-caudale (o dorsale) e laterale. Una volta definite le coordinate principali un gruppo di geni, chiamati Hox, guidano lo sviluppo delle diverse strutture (come ad esempio le appendici) "dirigendo" il lavoro dei geni interruttori come veri e propri direttori d'orchestra.

L'espressione dei geni Hox negli esseri umani e negli embrioni di topo. Immagine: The Visible Embryo
Chi controlla i controllori? La regolazione del processo di embriogenesi potrebbe sembrare già abbastanza complicata così. In realtà, però, lo è ancora di più. Il passaggio da zigote a organismo vivente complesso è talmente cruciale che la natura ha pensato di aggiungere ulteriori passaggi . Lo studio firmato dai ricercatori australiani svela proprio uno di questi meccanismi di "super" controllo, descrivendo due proteine in grado di controllare l'attività dei geni Hox. Insomma, dei veri e propri controllori dei controllori. Si tratta di MOZ e BMI, proteine in grado di attivare o disattivare l'espressione di Hox e di modulare, quindi, il percorso di sviluppo embrionale. La loro azione si svolge in modo opposto e sinergico. MOZ è necessario per l'attivazione dei geni, mentre BMI1 è fondamentale per impedire che vengano attivati prematuramente. L'azione combinata delle due permette di garantire che i geni Hox siano attivati nel modo e nel posto giusti. Si tratta di un passaggio fondamentale, in quanto se questi fossero attivati troppo presto o troppo tardi le ripercussioni sull'embrione, come ad esempio malformazioni della colonna vertebrale, potrebbero essere fatali. Un altro aspetto importante messo in evidenza dal nuovo studio riguarda l'influenza che l'ambiente esterno potrebbe avere nello sviluppo embrionale. È noto, ad esempio, come troppa vitamina A causi pesanti malformazioni nell'embrione. MOZ e BMI1 potrebbero essere proprio il canale attraverso il quale l'esterno trasmette segnali all'embrione. Diverse sostanze, infatti, possono modificare l'espressione di queste due proteine e, di conseguenza, alterare tutto il processo a cascata che ne consegue. Immagine box e banner di apertura: Flickr, Bruno Cordioli
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