codice epigenetico

codice epigenetico

L’epigenetica include tutti quei fenomeni che permettono al DNA di esprimersi in maniera differenziata, senza subire alcuna variazione nella sequenza, fondamentalmente grazie all’attivazione e alla repressione specifica di alcuni geni. Le varie diversificazioni e le differenti modificazioni sembrano agire sequenzialmente e combinatoriamente, tanto da suggerire l’idea dell’esistenza di un codice epigenetico che integra e amplia la capacità informativa del codice genetico stesso. I processi di silenziamento, di imprinting genomico e di inattivazione del cromosoma X dei Mammiferi sono esempi di meccanismi epigenetici. Tali meccanismi operano attraverso modifiche post-traduzionali della cromatina oppure, per es., attraverso la metilazione di specifiche citosine presenti nei dinucleotidi CpG. Il ripiegamento della cromatina è un parametro importante per la modulazione dell’espressione genica: se la cromatina è ripiegata più strettamente in una conformazione chiusa, la trascrizione può risultare difficoltosa o impossibile; se la cromatina si trova in una conformazione aperta, essa diventa più facilmente accessibile ai fattori di trascrizione e alla RNA-polimerasi. Dallo studio della struttura della cromatina e della sua influenza sull’espressione dei geni sono emersi alcuni principi generali: la cromatina più compatta si replica più tardi di quella più lassa, e questo suggerisce che la replicazione tardiva e l’inattivazione dei geni siano fenomeni strettamente correlati. Un importante meccanismo che regola l’interconversione tra la conformazione chiusa e quella aperta della cromatina è l’acetilazione degli istoni, proteine nucleari che compattano il DNA. L’acetilazione, eliminando la carica positiva sui residui di lisina delle proteine istoniche, diminuisce la loro interazione con il DNA, carico negativamente. Si è osservato che l’acetilazione si verifica sugli istoni situati nelle zone di DNA attivamente trascritto e che rende più efficiente il legame del DNA con i fattori di trascrizione. A questo meccanismo si affiancano altri processi coinvolti nelle modificazioni strutturali degli istoni e della cromatina durante l’attivazione o la repressione genica, come la metilazione, la fosforilazione e l’ubiquitinazione. Un altro esempio di fenomeno epigenetico è l’effetto di posizione. Si parla di effetto di posizione quando l’attività di un gene dipende dalla posizione che esso occupa nel genoma e riflette sia i diversi stati della cromatina presente in posizioni diverse nel genoma, sia la tendenza di questi stati a diffondersi interessando le zone vicine. Nel lievito Saccharomyces cerevisiae, per es., se alcuni geni vengono sperimentalmente spostati dalla localizzazione originaria del genoma e riposizionati vicino ai telomeri (estremità dei cromosomi), la loro trascrizione viene spenta anche se la cellula contiene tutte le proteine necessarie perché essa possa realizzarsi. La conoscenza dei meccanismi epigenetici riveste grande importanza in campo biologico e biomedico in quanto aberrazioni in questi processi possono causare malattie come, per es., tumori e invecchiamento precoce. (*)

→ DNA; Polymerase chain reaction