Così le cellule neutralizzano i resti di antichi virus nel Dna

Identificati gli interruttori molecolari che le cellule usano per regolare l'espressione dei loro geni impedendo l'attivazione di regioni 'criptiche' del genoma, comprese alcune sequenze derivate da antichi virus. La scoperta, che potrebbe avere implicazioni significative per la biologia dello sviluppo e per la ricerca sui tumori e i disturbi neurologici, è pubblicata sulla rivista Nature Communications da un gruppo di ricercatori del Laboratorio Europeo di Biologia Molecolare (Embl), tra cui l’italiano Matteo Trovato, che attualmente lavora all’Ifom di Milano.

Per tutte le cellule è fondamentale esprimere i geni giusti al momento giusto per svolgere correttamente le loro funzioni. È qui che entrano in gioco le modificazioni chimiche delle proteine (chiamate istoni) che impacchettano e compattano il Dna. Queste modifiche, definite epigenetiche, sono come delle sottolineature e note a margine del grande libro del genoma: non è però sempre facile capire se questi segni abbiano un ruolo causale nel regolare l'espressione dei geni, ovvero se indichino alla cellula cosa 'leggere'.

Per chiarire la questione, i ricercatori dell'Embl si sono focalizzati su una proteina della famiglia degli istoni, chiamata H3.3, sulla cui coda sono presenti due siti (K9 e K27) che vengono spesso modificati chimicamente. I ricercatori li hanno mutati sperimentalmente creando così una versione di H3.3 che non poteva essere modificata chimicamente in quei punti: una sorta di 'pagina protetta', impossibile da evidenziare o contrassegnare con 'annotazioni' epigenetiche. Si è così scoperto che la mutazione di questi siti nelle cellule staminali di topo provoca difetti nella differenziazione, nella crescita e nella sopravvivenza delle cellule, e porta anche all'attivazione impropria di geni in tutto il genoma. 

Dopo ulteriori analisi, i ricercatori hanno scoperto che alcune delle regioni del genoma normalmente represse, ma attivate a causa delle mutazioni dei siti istonici, sono antichi resti di virus che si sono integrati nel genoma e sono stati cooptati per svolgere funzioni regolatorie. La loro attività ha una forte ricaduta sul controllo dei geni, con un impatto finale sull'identità e la funzionalità delle cellule staminali.