IL CROMOSOMA Y: la sua evoluzione è più veloce del previsto.

Tempo fa era stato lanciato l'allarme, uno studio pubblicato su Plos genetics aveva dichiarato che il cromosoma Y stava lentamente scomparendo. Ebbene un nuovo studio sembra smentire quanto detto precedentemente, annunciando addirittura che il cromosoma Y si stia evolvendo rapidamente.

CGH convenzionale

Le tecniche citogenetiche sono molto importanti nell’individuazione di aberrazioni cromosomiche in soggetti con tumori o disordini dello sviluppo. Fino ad ora, con le tecniche citogenetiche tradizionali (bandeggi) si è riusciti ad ottenere un massimo di risoluzione di 5Mb (megabasi). Successivamente, con la FISH è stato possibile individuare squilibri genomici nell’intervallo di 5 – 5000 Kb. Con questa tecnica è però possibile analizzare solo loci specifici, e non l’intero genoma di un individuo.

L’avvento della CGH (comparative genomic hybridization), una tecnica citogenetica molecolare, ha permesso per la prima volta di effettuare contemporaneamente l’analisi dell’intero genoma, cioè di tutti i cromosomi, rivelando la presenza di duplicazioni o delezioni in qualsiasi locus. Tale tecnica si basa sul principio della competizione tra due DNA genomici marcati con fluorocromi differenti (un DNA di riferimento, cioè il Control DNA e un DNA da cellule tumorali del paziente, cioè il Test DNA) per il legame a cromosomi metafasici di un soggetto sano, quindi normali, nel caso della CGH convenzionale, o a sequenze omologhe di DNA immobilizzate su un array nel caso della CGH-Array.

NUOVE SCOPERTE SUL DNA

Il DNA, depositario molecolare dell'informazione genetica è costituito da un insieme di molecole note come nucleotidi, sono 4 e sono chiamati Adenina, Guanina, Citosina, Timina. Ormai sappiamo da decenni che negli organismi superiori, ma questo è vero anche per organismi come i procarioti, che alcune Citosine presenti nella molecola di DNA sono leggermente diverse da altre citosine. Diversità che risiede in una modifica strutturale che tali basi nucleotidiche subiscono nota con il nome di metilazione. Tale modifica strutturale non altera nessuna delle proprietà d'appaiamento delle citosine metilate per cui quest'ultime si appaieranno sempre con le Guanine sul filamento complementare, e non altera neanche altri processi come la replicazione del DNA. Nel metilare alcune citosine e altre no le cellule svolgono un vero e proprio ruolo di etichettatura molecolare che ha un preciso significato epigenetico attraverso cui i geni possono essere regolati, o come accade nell'E.coli proteggere il genoma dalle endonucleasi di restrizione che lo stesso batterio produce.

Viene reso noto su un articolo pubblicato da Nature che è stato effettuato un esperimento che aveva lo scopo di individuare tutte le citosine che sono metilate in una specifica linea cellulare differenziata per paragonarle con le cellule staminali totipotenti. Ciò che si sapeva da tempo è che tutte le citosine metilate erano seguite da una guanina, per la precisione le citosne metilate comparivano in regioni del DNA che presentavano regioni con sequenze ripetute di CG. Ma ecco che vi è stata una sorpresa, è stato scoperto che in una parte delle cellule staminali la metilazione delle citosine è presente anche in sequenze di CC, CT, CA. Questa notizia è completamente nuova e sembra far parte del carattere essenziale delle cellule staminali totipotenti.

Sintomi di Aterosclerosi in mummie di oltre 3500 anni fa

Anche gli antichi egizi soffrivano di cuore. Indizi di calcificazione vascolare e aterosclerosi, due delle maggiori cause di malattie cardiache, sono state riscontrate in mummie di oltre 3500 anni fa da un'equipe di medici del Mid America Hearth Institute (Kansas City, USA). Non si può più parlare, quindi, di malattie esclusive dell'uomo moderno: le patologie cardiovascolari potrebbero invece essere ancora più antiche delle piramidi. I risultati di questo studio sono stati presentati al Meeting annuale dell'America Heart Association e pubblicati sul Journal of the America Medical Association.

La ricerca, guidata dal professor Randall C. Thompson in collaborazione con egittologi, esperti di conservazione di reperti antichi e analisti di immgini, è stata condotta su 22 mummie datate dal 1981 a.C. al 364 d.C. e custodite al museo di antichità egiziane del Cairo. Dei corpi studiati, 14 appartenevano a persone di alto lignaggio, tra cui quello di Rai, la dama di compagnia della regina Nefertari. Tutte le mummie, sono state sottoposte a Tomografia computerizzata a Raggi X, per avere una visione tridimensionale di alcune sezioni di tessuto. Dalle indagini, è risultato che l'aterosclerosi era presente in nove dei corpi studiati, ed era più frequente in quelle persone morte oltre i 45 anni di età; è stato riscontrato anche un caso di base cardiaca calcificata, un sintomo di solito associato all'infarto. La mummia più antica nella quale sono stati riscontrati sintomi simili, risale al 1530-1570 a.C.

"Non possiamo dire se l’aterosclerosi sia stata la causa della morte di queste persone", spiega Samuel Wann, uno degli autori della ricerca. Certo è che lo studio mette in discussione alcune presunte certezze contemporanee. "Abbiamo sempre pensato - continua Wann - che l'aterosclerosi fosse una malattia da 'McDonald’s', provocata da uno stile di vita tipico dei nostri giorni, e che le persone vissute tre o quattromila anni fa fossero meno a rischio nonostante una dieta ricca di proteine e sale: non fumavano, facevano esercizio fisico e non mangiavano cibi grassi". Questi ultimi studi sembrano invece raccontare una storia diversa.

Cannabinoidi responsabili dell'infertilità maschile

Gia da tempo si parla dei vari effetti che le sostanze cannabinoidi, principali costituenti della marijuana (fitocannabinoidi), possono avere sull'organismo (FARMACI CANNABINOIDI: un nemico o una risorsa?). Attualmente non è più solo un sospetto che l'abuso di tali sostanze sia coinvolto nell'infertilità maschile, conferma avuta dagli studi effettuati dai ricercatori del Cnr, in particolare l'istituto di chimica biomolecolare, l'istituto di cibernetica, l'istituto di biochimica delle proteine e dell'università degli studi di Roma Tor Vergata. Lo studio chiamato (endocannabinoid system and pivotal role of the CB2 receptor in mouse spermatogenesis) apre nuove prospettive sulla comprensione dei fenomeni di azospermia e oligospermia (diminuzione o assenza totale di spermatozoi) particolarmente in pazienti con normale assetto cromosomico. Tale studio ha infatti dimostrato che nei topi, il sistema endocannabinoide, dove agisce anche la marijuana, è coinvolto nel meccanismo della spermatogenesi. Secondo le più recenti statistiche, sarebbero il 15% le coppie con problemi legati alla fertilità, per il 40% attribuibili a oligospermia o azospermia. Le cause principali possono ricondursi ad origine genetica o malformazioni occlusive o che sfuggono alla classificazione. Una delle cause dell'oligospermia ad esempio potrebbe essere riconducibile al non corretto funzionamento del sistema endocannabinoide, di cui anche la cannabis potrebbe interferire. Si è osservato a tale proposito, che le cellule germinali possiedono recettori del sistema endocanabinoide, e in particolare il recettore CB2 è coinvolto nel meccanismo meiotico mediante il quale da ogni spermatocita primario (con assetto cromosomico 46 XY) si ottengono quattro spermatidi, due con assetto cromosomico 23X e due 23Y i quali daranno origine nel proseguirsi della spermigenesi agli spermatozoi maturi. In parallelo con questo studio, ricerche farmacologiche prevedono un trattamento in vivo con farmaci agonisti o antagonisti dei recettori CB2 ed inibitori della formazione o degradazione del sistema endocannabinoide che potrebbero modulare il funzionamento di tale sistema. Infine, conclude il ricercatore Vincenzo Di Marzo che ha collaborato in questo progetto, l'introduzione della fecondazione medicalmente assistita, se ha risolto gran parte dei casi di infertilità maschile, ha anche portato nella prole un aumento sia di trasmissione genetica dell'infertilità, sia una maggiore incidenza di anomalie cromosomiche, in particolare quelle da difetto di Imprinting (meccanismo coinvolto nella regolazione dell'espressione genica a vari livelli) e quindi varie sindromi rare come la sindrome di Angelman o la sindrome di Prader Willi.

CHE COSA SONO I GENI MARKER?

I geni marker sono usati per identificare e/o selezionare specifici organismi, la loro progenie o una parte di una popolazione cellulare tra migliaia di cellule presenti in una coltura. Attraverso il legame fisico del gene di interesse al gene marker, è possibile riconoscere e isolare l’organismo trasformato.

L’uso del gene marker è una pratica comunemente usata in microbiologia da molti anni. Questo concetto è stato esteso, poi, anche all’ingegneria genetica applicata alle piante. Oltre ai geni per la resistenza all’antibiotico, possono essere usati, per la selezione delle cellule vegetali trasformate, i geni per la tolleranza ad erbicidi, i geni che codificano per tratti metabolici e, infine, i geni reporter.
I geni per la resistenza all’antibiotico usati come marker per le piante geneticamente modificate (PGM) sollevano diverse preoccupazioni nel consumatore, in particolare per l’eventuale trasferimento genico orizzontale di questi geni dal materiale vegetale GM ai microrganismi presenti nella microflora del tratto digerente, che indurrebbe in questi ultimi un aumento del livello di resistenza verso tali antibiotici. Ciò potrebbe rappresentare un rischio per la salute umana ed animale, in quanto comprometterebbe il valore terapeutico degli antibiotici nel trattamento di determinate patologie. Questa preoccupazione è alimentata anche dal fatto che l’uso intenso di antibiotici in medicina umana e veterinaria (in questo ultimo caso anche come promotori di crescita) ha già determinato un aumento dell’antibiotico resistenza nella popolazione microbica (van den Eede et al., 2004). Sulla base dell’importanza nell’uso terapeutico dell’antibiotico corrispondente e della diffusione del gene di resistenza all’antibiotico nei batteri del suolo ed in quelli del tratto digerente, è stato possibile suddividere i geni marker in tre gruppi (van den Eede et al., 2004).

Energia meccanica prodotta da batteri grazie a nano-rotelle

Sfruttare il moto caotico dei batteri per produrre energia meccanica? Ora è possibile grazie a delle paricolari nano-rotelle. Già dal 2006 alcuni scienzati giapponesi arrivarono alla conclusione che questo era possibile, ora questa semplice curiosità scientifica, è una realtà resa possibile grazie al lavoro coordinato da Giancarlo Ruocco, direttore del dipartimento di Fisica dell'università La Sapienza di Roma e dei ricercatori dell'istituto nazionale della fisica della materia. Questo particolarissimo motore, è costituito oltre che dai microrganismi, anche da una soluzione in cui sono immersi, e da nano-rotelle che sfruttando il moto caotico dei batteri per produrre energia meccanica. Le difficoltà iniziali legate sopratutto alla resa finale e ai costi, sono state risolte. La soluzione sta nell'utilizzare microingranaggi asimmetrici con denti di diversa lunghezza, ma orientati nella medesima direzione. E' poi sufficiente inserirli nella soluzione contenente i batteri, perchè questi ultimi con il loro moto li facciano girare ad una velocità costante. Grazie a questa nuova tecnologia, sarà possibile disporre di una fonte energetica in scala minima, per la quale al momento non esistono generatori. Questo nuovo dispositivo potrà avere largo impiego anche in ambito medico, potrà ad esempio essere utilizzato per il movimento di fluidi nei chip per analisi biochimiche, tuttavia molte soluzioni sono ancora fantasiose ( si è calcolato ad esempio che con l'attività dei batteri contenuti in metro cubo di soluzione, si può ottenere energia sufficiente ad accendere una lampadina) ma le ambizione sono tante e quindi si può lasciare spazio a questi piccoli organismi che potrebbero farci fare grandi passi alimentando i microdispositivi del futuro.