L’espressione genica è controllata da numerose piccole molecole di RNA chiamate microRNA o miRNA. Tuttavia, le funzioni specifiche della maggior parte dei miRNA rimangono poco conosciute. Lavorando sui vermi, i ricercatori dell’FMI hanno creato un’enciclopedia delle dinamiche dei miRNA durante lo sviluppo, scoprendo i meccanismi della loro regolazione. I risultati aiutano a comprendere meglio lo sviluppo tipico e possono rivelare come queste piccole molecole contribuiscano alle malattie quando diventano disfunzionali.
Legando e silenziando specifiche molecole di RNA che codificano per proteine, i miRNA regolano l’espressione genica. Gli scienziati sanno che l’accumulo controllato di miRNA influenza la loro funzione in molti processi di sviluppo, ma i modelli di espressione di queste piccole molecole di RNA durante lo sviluppo rimangono misteriosi.
Per rispondere a questa domanda, i ricercatori del laboratorio di Grosshans hanno profilato l’espressione di oltre 150 miRNA durante lo sviluppo delle larve di C. elegans in vermi adulti. "La prima sorpresa è stata la quantità di comportamenti dinamici che abbiamo riscontrato per i diversi miRNA", spiega Grosshans. "Sapendo quando alcuni di questi miRNA sono più abbondanti nei vermi, possiamo iniziare a fare previsioni sui processi di sviluppo che controllano e poi esplorare questi processi".
Successivamente, il team ha utilizzato la modellazione matematica per sondare i meccanismi che potrebbero spiegare i modelli di espressione dei miRNA osservati. Per un miRNA, chiamato miR-235, il modello ha previsto che una combinazione di produzione e decadimento ritmico porta alla formazione di modelli di espressione dinamici. Gli esperimenti hanno confermato questa previsione e hanno identificato una proteina essenziale per degradare il miR-235. Questo miRNA è conservato dai vermi agli insetti fino ai mammiferi: nelle mosche regola i cicli di vigilanza e sonnolenza; negli esseri umani è coinvolto nell’oncogenesi, il processo attraverso il quale le cellule sane si trasformano in cellule tumorali.
Studi precedenti hanno dimostrato che anche in altre specie il miR-235 ha un modello di espressione oscillatorio. "È interessante vedere che, sebbene ci siamo concentrati sul C. elegans, alcune dinamiche generali sembrano essere mantenute in altri organismi", afferma Grosshans. "Ciò supporta l’idea che, quando pensiamo alla conservazione, non dovremmo fermarci alle molecole, ma considerare anche i loro modelli dinamici di espressione e regolazione".
Il miRNA miR-235 viene prodotto e degradato in modo ritmico. Crediti d’immagine: Nahar, Morales Moya, et al. Nucleic Acids ResearchPubblicazione originale:
Smita Nahar*, Lucas Morales Moya*, Jana Brunner, Gert-Jan Hendriks, Benjamin Towbin, Yannick P. Hauser, Giovanna Brancati, Dimos Gaidatzis^, and Helge Grosshans^ Dynamics of miRNA accumulation during C. elegans larval development Nucleic Acids Research (2024) Advance online publication
*co-primi autori
^autori corrispondenti
Informazioni sui primi autori
Originaria del Madhya Pradesh, in India, Smita Nahar ha conseguito una laurea e un master in biochimica presso la Delhi University. Dopo aver conseguito un dottorato di ricerca presso il CSIR-Institute of Genomics and Integrative Biology di Nuova Delhi, nel 2018 si è unita al laboratorio Grosshans come borsista post-dottorato. Smita è sposata e ha un figlio di 2,5 anni. Quando non lavora, le piace cucinare, giocare a giochi da tavolo e a ping pong e ballare la Zumba. Nel 2020, Smita ha ottenuto una borsa di studio Marie Sklodowska-Curie Actions per il suo lavoro post-dottorato sulle dinamiche dei miRNA nel timing dello sviluppo. Originario di una piccola città della Mancia, in Spagna, Lucas Morales Moya ha studiato biotecnologia a Valencia e biofisica a Madrid prima di trasferirsi in Scozia per conseguire un dottorato di ricerca in Biologia cellulare e dello sviluppo presso l’Università di Dundee. Nel 2018 si è unito al laboratorio Grosshans per studiare come il tempo sia codificato geneticamente durante lo sviluppo larvale in C. elegans. Lucas è un avido lettore di vari generi, dalla narrativa alla filosofia, e corre e fa bouldering regolarmente. Tra i suoi hobby ci sono anche le escursioni e i concerti metal.
