Carninci svela i segreti delle cellule

Il lavoro è l’ultimo di una serie di successi nel palmares del consorzio Fantom5, che riunisce ben 114 istituti in 20 paesi. A coordinare il consorzio sono: Erik Arner, ricercatore svedese trapiantato in Giappone; Yoshihide Hayashizaki, direttore dell’Omics Science Center, dell’istituto Riken; e il triestino Piero Carninci, stabilitosi in Giappone 20 anni fa, e attuale vice direttore del Centro di Life Science Technologies del Riken (unico straniero a occupare posizioni di dirigenza al Riken).

Carninci e colleghi hanno esaminato 19 tipi di cellule umane e 14 murine, per misurare l’attività di due particolari regioni che si ripetono in tutto il Dna - i promotori e gli enhancer (cioè, amplificatori). L’attività di promotori ed enhancer è stata analizzata durante il differenziamento cellulare, che richiede cambiamenti drammatici nel livello di attivazione e spegnimento di molti geni, all’interno della cellula.

I promotori sono le regioni di Dna da cui inizia la decrittazione dell’informazione genetica che porta alla produzione di proteine funzionali, dopo una serie di reazioni biochimiche. Gli enhancer, invece, sono degli amplificatori: quando si legano chimicamente a particolari proteine, aumentano la trascrizione di un gene. In altri termini, fanno sì che una certa proteina sia prodotta in quantità maggiore. Ed è proprio su di essi che si è focalizzata l’attenzione del consorzio. Ma, come è emerso, sono anche i veri iniziatori del processo, che via via delegano ad altre strutture.

Quando una cellula si specializza deve resettare l’attività dei geni in modo coordinato, spegnendo alcuni e accendendo altri. L’operazione non è semplice e richiede una regia superiore, un coordinamento preciso. Le dinamiche sono simili a quelle che si sviluppano fra i musicisti e il direttore d’orchestra, che indica l’ingresso dei vari strumenti, i tempi in cui eseguire la partitura e le modalità di interazione fra i suonatori.

Il lavoro, nel suo complesso, non è stato semplice perché ha esaminato promotori ed enhancer durante la loro “giornata di lavoro”, ovvero nelle fasi di attivazione dinamica che precedono e sostengono l’inizio della differenziazione cellulare e della sintesi di proteine. Il risultato è stato un film dettagliato del loro funzionamento, con molti fermo immagine.

Come spiega Carninci: «Durante il processo che porta le cellule a specializzarsi, gli enhancer modificano il loro stato passando da una condizione di quiete a una di attività. Queste fluttuazioni sono repentine, e così come si innescano con altrettanta rapidità si spengono».

La tecnica usata per lo studio, chiamata Cage, è stata messa a punto proprio da Carninci nei primissimi anni della sua permanenza in Giappone. E ora è usata nei laboratori di tutto il mondo.

Conclude Carninci: «Individuando questi cambiamenti e l’interazione degli enhancer con l’apparato di trascrizione abbiamo, per la prima volta in biologia, creato una mappa precisa delle fasi iniziali di questo processo. Capire qual è il ruolo degli enhancer ci avvicina alla possibilità di generare cellule specializzate, a partire da cellule staminali. Ma senza dilemmi etici da sciogliere».

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