28/04/2015
Epigenetica, l’arte di interpretare il DNA

Il nucleo è uno dei compartimenti cellulari più importanti, perché contiene il DNA, il gigantesco libro di testo che le cellule consultano continuamente per sapere cosa devono fare e come possono farlo.
Il nucleo è un ambiente piuttosto selezionato, e forse anche un po’ snob: l’accesso è riservato alle molecole con i requisiti giusti (o a quelle talmente piccole da riuscire a sgattaiolare dentro inosservate); tutte le altre molecole vengono sistematicamente rimbalzate all’ingresso.
I pochi eletti ai quali è concesso frequentare il nucleo svolgono quasi sempre delle attività che hanno a che fare con il DNA: ci sono molecole che trasportano negli altri compartimenti cellulari le istruzioni estratte dai geni ; altre che portano al nucleo notizie su quello che succede fuori dalla cellula.

E poi ci sono molecole, soprattutto proteine, la cui principale occupazione è aiutare la cellula a interpretare il proprio DNA.

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"Cellule" di Iacopo Leardini

Come libro di testo, infatti, il DNA non è proprio semplice da usare, anche a causa delle sue dimensioni esagerate: 46 enormi tomi (i cromosomi) contenenti più di 6 miliardi di lettere, che comprendono tutte le informazioni necessarie alla cellula, ma anche molte altre che sono superflue o addirittura incomprensibili.

Le proteine “interpreti” hanno il compito di selezionare le parti di DNA che sono davvero utili alla cellula: studiano il DNA riga per riga e, quando trovano un tratto particolarmente interessante, lo evidenziano facendoci sopra un segno. Le loro scelte dipendono dal tipo di cellula nella quale si trovano e dall’attività che questa sta svolgendo; ma possono anche essere influenzate da fattori esterni alla cellula, come la presenza di particolari sostanze chimiche o l’alimentazione.
Le modifiche effettuate dalle proteine-interpreti, al contrario delle mutazioni genetiche, non cambiano la sequenza del DNA, né tantomeno i geni: si limitano a fornire una chiave di interpretazione sovrapposta all’informazione genetica. Per questo vengono definite epigenetiche (cioè “sopra la genetica”).
Ci sono vari tipi di modifiche epigenetiche. Alcune indicano alla cellula che il gene segnalato è importante e che quindi andrebbe utilizzato spesso; altre invece servono a marcare i geni inutili e spingono le cellule a ignorarli.

In questo, le proteine “interpreti” sono come degli studenti che, leggendo la lezione sul libro, evidenziano il testo usando colori diversi: un colore vivace (magari giallo o arancione) per le frasi importanti, e uno scuro (blu o nero) per quelle da saltare.
Spesso le cellule trasmettono alcune delle modifiche epigenetiche che hanno accumulato durante la loro vita alle cellule figlie: quindi la maggior parte delle cellule eredita copie del DNA usate, piene di segni e sottolineature.
Questo in genere aiuta, perché indica alle cellule quali geni è meglio utilizzare, senza che debbano per forza capirlo da sole; proprio come un libro di testo evidenziato da un bravo studente, che può aiutare un compagno a imparare più facilmente la lezione.

Se però la lezione non è stata evidenziata bene, studiare su un libro usato può solo peggiorare le cose.
Questo è quello che succede alle cellule che ereditano un DNA con modifiche epigenetiche sbagliate, che possono derivare, per esempio, da un’alimentazione sbilanciata, e che possono oscurare geni importanti o evidenziarne altri inutili o addirittura dannosi.
La cellula, fidandosi, fa un uso sbagliato del suo DNA e inizia a comportarsi in maniera pericolosamente stravagante: in questo modo le modifiche epigenetiche possono influenzare profondamente il comportamento delle cellule e in alcuni casi contribuire addirittura a trasformarle in cellule tumorali.

Visto che alcune delle modifiche epigenetiche sono piuttosto complicate da cancellare, le cellule hanno difficoltà a liberarsene e sono costrette a tenersele anche quando sono fuorvianti e pericolose.
Fortunatamente esistono dei farmaci epigenetici che possono ripulire il DNA delle cellule tumorali da alcuni tipi di modifiche epigenetiche. Questi farmaci vengono utilizzati nel trattamento di alcuni tumori del sangue contro i quali i trattamenti tradizionali (come la chemioterapia) non sono molto efficaci. I farmaci epigenetici invece riescono a rallentare il tumore e migliorano le prospettive di vita dei pazienti.

Ci sono molti altri farmaci epigenetici in via di sviluppo, che influenzano altri tipi di modifiche del DNA, o il modo in cui le cellule le leggono. Sapremo solo nei prossimi anni se alcuni di questi farmaci potranno davvero essere utilizzati contro il cancro, e con quali risultati.