Lieviti modificati con geni umani per combattere le malattie genetiche?


    I lieviti e gli esseri umani si sono evoluti separatamente per 1 miliardo di anni circa tuttavia, un nuovo studio ha messo in evidenza la forte somiglianza genetica tutt’ora esistente. Gli scienziati hanno inserito uno alla volta più di 400 geni umani all’interno di cellule di lievito: quasi il 50% dei geni ha funzionato e ha permesso ai lieviti di sopravvivere.

    Immagine - Edward Marcotte e i suoi colleghi dell'Università del Texas hanno creato centinaia di lieviti "umanizzati" inserendo in ognuno di essi un gene umano "spegnendo" il gene corrispondente del lievito. Illustrazione: Jacqui Tabler.

    "La scoperta che dopo 1 miliardo di anni di divergenza gli stessi geni possono svolgere le stesse funzioni è abbastanza sorprendente" scrive Matthew Hahn, ricercatore che non ha preso parte allo studio, biologo evoluzionista dell'Università dell'Indiana, Bloomington.

    Il genoma degli esseri umani contiene l’equivalente di un terzo dei geni dei lieviti.

    Un gruppo di geni condivisi ha suscitato l'interesse del biologo Marcotte Edward e dei suoi colleghi dell’ Università del Texas, Austin. "I lieviti sono organismi unicellulari privi di sangue, eppure possiedono l’equivalente dei geni che controllano la crescita di nuovi vasi sanguigni nei vertebrati. Nei lieviti, tali geni aiutano le cellule a rispondere alle situazioni di stress. Questo elemento ci ha portato ad analizzare quali sono i geni che svolgono la stessa funzione sia negli esseri umani sia nei lieviti" scrive Marcotte .

    Per scoprirlo, il ricercatore insieme ai suoi colleghi ha deciso di verificare in maniera sistematica se i geni umani possono funzionare nei lieviti. Gli scienziati hanno quindi selezionato 414 geni vitali per i lieviti, ad esempio geni che aiutano a controllare il metabolismo e a smaltire i residui cellulari. I ricercatori hanno quindi rimosso i geni dei lieviti sostituendoli con gli equivalenti umani.

    I ricercatori hanno determinato che 176 geni umani hanno permesso ai lieviti di continuare a vivere nonostante la perdita dei geni vitali originari. "Circa la metà di questi geni può essere scambiata tra gli esseri umani e i lieviti senza problemi. Questa caratteristica mostra splendidamente l’eredità in comune tra le cose viventi" sostiene Marcotte.

    I ricercatori inoltre si sono chiesti quali siano i fattori che contraddistinguono i geni sostituibili. Hanno valutato più di 100 possibili influenze, dalla lunghezza dei geni fino all’abbondanza delle loro proteine. Inoltre il grado di somiglianza del DNA non garantisce il funzionamento di un gene umano al posto di un gene del lievito. I ricercatori hanno invece scoperto che quando un gruppo di geni lavora insieme o la maggior parte di essi è sostituibile oppure no. Ad esempio, ogni gene in un percorso che da inizio alla copia del DNA non è sostituibile, ma quasi tutti i geni nel percorso molecolare che nell'uomo produce il colesterolo potrebbero essere scambiati.

    “Sono rimasto impressionato dalla quantità di lavoro che i ricercatori hanno messo in piedi. Anche se i risultati dello studio non sono sorprendenti sono contento che qualcuno l’abbia fatto” scrive il bologo molecolare Bernard Dujon dell'Istituto Pasteur di Parigi.

    "Il team ha soltanto dimostrato che i lieviti dotati di geni umani sono in grado di sopravvivere, ma gli studi effettuati non riportano nulla sulla vitalità di tali lieviti" sostiene Eugene Koonin, biologo del National Center for Biotechnology Information in Bethesda, Maryland. “Ciononostante, lo studio fornisce un solido supporto all'idea che geni comparabili in diversi organismi abbiano funzioni simili” continua Koonin.

    "I risultati sembrano suggerire ulteriori modi per sfruttare il lievito per gli studi sulla salute umana" sostiene Marcotte. Gli scienziati hanno studiato il modo di inserire singoli geni umani all’interno delle cellule del lievito. In futuro si potrebbero trapiantare anche gruppi di geni interagenti creando così più lieviti con geni umani: questa strada potrebbe essere utile per comprendere meglio i circuiti molecolari che non funzionano in caso di malattie oppure per elaborare nuovi farmaci.



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