I misteri del DNA svelati dai genomi ancestrali

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 (Immagine: Pixabay CC0)
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I ricercatori dell’EPFL hanno rivelato un nuovo metodo per scoprire elementi del nostro patrimonio genetico che hanno origine da antichi parassiti genetici. Questo metodo fornisce nuove informazioni sull’evoluzione e sulla salute umana.

Il genoma umano è una complessa raccolta delle informazioni genetiche necessarie alla vita, con alcune strane caratteristiche. Tra queste, segmenti di DNA, noti come "elementi trasponibili" (TE), che sono in grado di "saltare" e spostarsi all’interno del genoma.

Muovendosi nel genoma, le ET possono causare mutazioni e cambiare il profilo genetico della cellula. Ma sono anche gli orchestratori dell’organizzazione e dell’espressione del nostro genoma. Ad esempio, le ET contribuiscono agli elementi regolatori, ai siti di legame dei fattori di trascrizione e alla creazione di trascritti chimerici. I trascritti chimerici sono sequenze genetiche create quando segmenti di due geni diversi o due parti del genoma si uniscono per formare una nuova molecola di RNA ibrido.

Data la loro importanza funzionale, è noto che gli ET costituiscono la metà del DNA umano. Tuttavia, viaggiando e invecchiando, gli ET subiscono cambiamenti che mascherano la loro forma originale. Con il tempo, le ET "degenerano" e diventano meno riconoscibili. Ciò rende difficile per gli scienziati identificarli e rintracciarli nel nostro patrimonio genetico.

In un recente studio, i ricercatori del team di Didier Trono dell’EPFL hanno trovato un modo per migliorare l’individuazione delle ET nel genoma umano. Hanno utilizzato genomi ancestrali ricostituiti di varie specie, consentendo di identificare ET degenerati che in precedenza non erano rilevabili nel genoma umano. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Cell Genomics.

Gli scienziati hanno utilizzato un database di genomi ancestrali ricostituiti di diversi tipi di specie, come una "macchina del tempo" genomica. Confrontando il genoma umano con i genomi ancestrali ricostituiti, sono stati in grado di identificare in questi ultimi le ET che erano degenerate nell’uomo nel corso di milioni di anni.

Questo confronto ha permesso di individuare ("annotare") TE che sarebbero potuti passare inosservati in studi precedenti che utilizzavano solo i dati del genoma umano.

Adottando questo approccio, gli scienziati hanno scoperto un numero maggiore di ET rispetto a quanto si pensava in precedenza, aumentando notevolmente la percentuale del nostro DNA a cui gli ET contribuiscono. Inoltre, sono stati in grado di dimostrare che queste sequenze ET appena scoperte svolgono gli stessi ruoli regolatori dei loro parenti più recenti, identificati in precedenza.

Le potenziali applicazioni sono vaste: "Una migliore comprensione delle ET e dei loro elementi regolatori potrebbe portare a una migliore comprensione delle malattie umane, molte delle quali si ritiene siano influenzate da fattori genetici", afferma Didier Trono. "In primo luogo il cancro, ma anche le malattie autoimmuni e metaboliche, e più in generale la risposta del nostro corpo allo stress ambientale e all’invecchiamento".

Riferimenti

Wayo Matsushima, Evarist Planet, Didier Trono. La ricostruzione del genoma ancestrale migliora l’annotazione degli elementi trasponibili identificando gli integratori degenerati. Cell Genomics 30 gennaio 2024. DOI: 10.1016/j.xgen.2024.100497