Utilizzando una tecnologia all’avanguardia, i ricercatori hanno rivelato per la prima volta che le strutture tridimensionali dei cromosomi si discostano notevolmente dalla familiare forma a X, spesso sfocata e distorta, di cui molti di noi hanno una visione predefinita. In realtà, si presentano come complessi e affascinanti.
In un articolo pubblicato online questa settimana, i ricercatori del Babraham Institute e dell’Università di Cambridge nel Regno Unito, insieme al Weizmann Institute in Israele, descrivono come, grazie a potenti computer e sequenziatori di DNA, hanno generato immagini 3D dei cromosomi, raccogliendo migliaia di misurazioni molecolari da cellule singole.
I finanziamenti per questa innovativa tecnologia sono stati forniti dal Consiglio di ricerca sulle scienze biotecnologiche e biologiche (BBSRC), dal Consiglio di ricerca medica (MRC) e dal Wellcome Trust.
Le nuove immagini rivelano che, per la maggior parte del tempo, le strutture cromosomiche presentano una complessità affascinante e mostrano anche come il DNA al loro interno si ripieghi in modi inaspettati.
Le nuove immagini 3D mostrano un lato più complesso delle strutture cromosomiche. Credito: Dr. Peter Fraser, Babraham Institute.
I ricercatori affermano che la familiare forma a X ha un’esistenza molto breve nella vita di un cromosoma.
Il co-autore Dr. Peter Fraser, del Programma di Dinamica Nucleare presso il Babraham Institute, finanziato dal BBSRC, spiega:
«L’immagine di un cromosoma, una chiazza di DNA a forma di X, è nota a molti, ma questa rappresentazione microscopica mostra in realtà una struttura che appare solo in modo transitorio nelle cellule, proprio nel momento in cui stanno per dividersi».
La maggior parte delle cellule di un organismo non presenta cromosomi che assomigliano alla forma a X, poiché hanno completato il loro ciclo di divisione. «I cromosomi in queste cellule esistono in una forma molto diversa e, fino ad ora, è stato impossibile produrre immagini accurate della loro struttura,» aggiunge.
Le nuove immagini 3D dimostrano come la struttura dei cromosomi e il modo in cui il loro DNA si ripiega internamente siano strettamente interconnessi con il momento e il modo in cui i geni vengono espressi, influenzando direttamente la salute, le malattie e il processo di invecchiamento.
Questa è la prima volta che sono state generate immagini delle strutture cromosomiche basate su misurazioni effettuate in singole cellule. Gli studi precedenti si sono basati su medie ottenute da milioni di cellule.
Il Dr. Fraser afferma che queste nuove immagini consentono di mappare geni specifici e di iniziare a svelare i principi fondamentali della funzione dei cromosomi nel genoma.
Recentemente, i ricercatori del Salk Institute negli Stati Uniti hanno rivelato come i cromosomi organizzano il DNA durante la divisione cellulare, utilizzando i telomeri, che fungono da tappi molecolari per proteggere le estremità dei cromosomi, come «ancore».
Prospettive Future e Nuovi Studi
Le implicazioni di queste scoperte sono significative e potrebbero aprire nuovi orizzonti nella ricerca genetica. Ad esempio, studi recenti hanno evidenziato come le anomalie nella struttura cromosomica siano correlate a diverse malattie, inclusi alcuni tipi di cancro e malattie genetiche. Comprendere la complessità delle strutture cromosomiche potrebbe quindi fornire indizi cruciali per lo sviluppo di terapie mirate.
Inoltre, la ricerca in corso mira a esplorare come fattori ambientali e stili di vita influenzino l’organizzazione e la funzione dei cromosomi. Dati recenti suggeriscono che l’alimentazione, l’esercizio fisico e lo stress possano alterare l’espressione genica attraverso modifiche strutturali nei cromosomi, rendendo cruciale l’approfondimento di questi aspetti nel contesto della salute pubblica.
In conclusione, le nuove immagini 3D dei cromosomi non solo sfidano le nostre concezioni preesistenti, ma forniscono anche una base per ulteriori ricerche che potrebbero rivoluzionare il nostro approccio alla genetica e alla medicina personalizzata.
