1 Ricerca

1.3 Trascrittomica

DNA chip:
Per studiare il trascrittoma ci si avvale della tecnologia del DNA chip (chiamato anche microarray). Ogni gene è rappresentato su un vetrino sotto forma di frammento di DNA a un solo filamento. Sul vetrino si versa poi un liquido, estratto p.e. dal tessuto epatico. Il liquido contiene tutti gli mRNA della cellula epatica. Gli mRNA si accoppiano subito con i geni corrispondenti. I geni rimasti liberi sul chip non sono stati trascritti in mRNA al momento della loro estrazione. Sul chip appaiono in nero. Interessante è comparare i geni attivi durante la somministrazione di un farmaco. Prima e dopo la somministrazione della medicina si realizza un chip e lo si raffronta al computer. I geni che erano stati trascritti in mRNA già prima della somministrazione del farmaco sono marcati in rosso, quelli appena attivati in verde e i geni attivi prima e dopo appaiono in giallo.
DNA-Chip

«Certo che è strano, abbiamo lo stesso numero di geni dei topi.» Imad scruta i suoi compagni. Marcello approva: «È effettivamente sorprendente. Devo dire che è incredibile vedere quel che succede dei geni letti: tagliuzzati, rincollati e poi via verso la fabbrica di proteine. Oppure catturati e annientati! Meno male che nelle nostre cellule funziona tutto bene!» Imad si alza. «Per fortuna le mie cellule producono le proteine giuste. Altrimenti la glicemia sarebbe completamente sballata. Oppure, pensa se nonostante tutto l'allenamento che facciamo non riuscissimo a farci venire i muscoli!»

Per poter sintetizzare la proteina corrispondente a un determinato gene, questa viene prima trascritta in una sostanza chiamata RNA. La cellula dispone a tal scopo di strumenti speciali. Il processo porta il nome di trascrizione e viene effettuato dall'enzima polimerasi. Perché la polimerasi possa reperire un gene su una catena di DNA lunga due metri, ogni gene comincia con una sequenza start e termina con una sequenza stop.

Il mondo dell'RNA: complesso, dinamico ...
Il termine trascrittoma designa tutti gli RNA di una cellula. A differenza del genoma, il trascrittoma è svariato e dinamico: mentre ogni cellula del corpo possiede lo stesso genoma, il trascrittoma di una cellula epatica è totalmente diverso da quello di una cellula cerebrale. In entrambi i tipi di cellule sono infatti attivati geni diversi e gli RNA presenti nella cellula variano fortemente. Ma non è tutto: il mondo del RNA è ancora più complesso. Mentre nel genoma esiste solo un tipo di DNA, l'RNA si suddivide in diverse tipologie. La copia del gene viene denominata mRNA, dove «m» significa «messenger», ossia messaggero. Come un corriere si precipita fuori dal nucleo cellulare e nella fabbrica funge da piano di costruzione delle proteine. Ma vi sono anche dei tipi di RNA che non vengono mai trascritti in proteine. Fra questi ricordiamo gli RNA ribosomiali (rRNA) e gli RNA transfer (tRNA).

... e indispensabile
La ricerca scopre sempre nuovi tipi di RNA, come lo siRNA o lo snRNA. snRNA è l'abbreviazione di small nuclear RNA. Come indica il nome, questi RNA sono piccoli e situati in seno al nucleo cellulare. siRNA sta per small interfering RNA. In determinate circostanze, questi RNA possono provocare la distruzione degli mRNA. La scoperta del mondo degli RNA è ancora agli albori. Non sappiamo tuttora come la cellula riesca a garantire che vi sia sempre l'RNA giusto al posto giusto e nella quantità giusta per svolgere il suo compito. Capire meglio questi meccanismi di regolazione è una delle tante sfide che i ricercatori dovranno cogliere.
Passa con il mouse sopra i titoli rossi!
Ricerca - Transkriptomik - Die RNA-Welt
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1. I corrieri - mRNA
Ogni cellula vivente legge continuamente i geni e li trascrive in mRNA. Questo processo di trascrizione avviene nel nucleo cellulare. A differenza del DNA lungo due metri, le molecole di mRNA sono delle stesse dimensioni del singolo gene. A partire dal gene richiesto, si effettuano diverse copie di mRNA che poi migrano verso la fabbrica di proteine, il ribosoma.
2. Far tacere i geni - siRNA
Gli siRNA svolgono una funzione di controllo e catturano determinati mRNA. Con i frammenti adeguati formano delle coppie di basi sugli mRNA. Ciò blocca gli mRNA, degradandoli poi definitivamente. Questo meccanismo si chiama interferenza dell'RNA. Gli siRNA possono quindi mettere a tacere i geni.
3. Gli aiutanti degli mRNA - snRNA
Gli snRNA aiutano gli mRNA a maturare. Gli mRNA hanno la stessa lunghezza dei geni trascritti solo all'inizio. Attraverso il processo di splicing (taglio e giunzione) si possono però modificare, ovvero si possono staccare i frammenti inutili. A tal scopo gli snRNA formano delle strutture che fissano e poi tagliano gli mRNA al posto giusto. Poiché si possono tagliare pezzi diversi, a partire dallo stesso gene si ottengono diversi mRNA maturi.
4. I mattoni della fabbrica di proteine - rRNA
Gli rRNA sono degli elementi della fabbrica di proteine, i cosiddetti ribosomi. Tutti gli organismi dispongono di geni che codificano le molecole di rRNA. Queste vengono continuamente ricopiate in modo da fornire alla cellula abbastanza mattoni per la costruzione di nuove fabbriche di proteine.
5. I trasportatori di amminoacidi - tRNA
Gli tRNA sono una classe di RNA particolarmente sofisticata. Nella loro terminazione sono fatti in modo da far sporgere tre elementi costitutivi di RNA, i cosiddetti anticodoni. Gli tRNA hanno tutte le possibili combinazioni di tre elementi, p.e. AAG o GCU. La base RNA «U» corrisponde all'elemento «T» nel DNA. Grazie alla loro struttura, gli tRNA possono trattenere all'altro capo un amminoacido. Vi sono 20 diversi amminoacidi, gli elementi che costituiscono le proteine. Ogni molecola di tRNA accalappia l'amminoacido che corrisponde al suo codice a tre elementi: AAG va con la lisina, GCU con l'alanina. Qui interviene l'astuzia decisiva: un anticodone può legarsi a tre basi corrispondenti sull'mRNA, AAG si attacca così a TTC sull'mRNA. Il messaggio genetico codificato sull'mRNA può essere quindi tradotto pezzo per pezzo nella sequenza giusta di amminoacidi. Nel ribosoma gli amminoacidi vengono collegati fra di loro. La catena risultante si piega per formare la proteina finita.
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