Approcci di calcolo al ruolo dei segni epigenetici nel regolamento della trascrizione

Un'alleanza più vicina fra i ricercatori di calcolo e sperimentali è necessaria realizzare i progressi verso uno degli scopi più provocatori della biologia, capendo come i segni epigenetici contribuiscono alla regolazione genica.

Ciò è emerso da un seminario recente organizzato dalle fondamenta europee di scienza (ESF), “approcci di calcolo al ruolo dei segni epigenetici nel regolamento della trascrizione„.

Epigenetics studia le funzionalità del DNA e la cromatina che sono ereditati stabile attraverso divisione cellulare ma che sia oltre la sequenza stessa del DNA. È stato affermato che le funzionalità epigenetiche influenzano il trattamento della trascrizione con cui le sequenze del DNA dei geni sono tradotte in prodotti della proteina e del RNA che determinano la struttura e la funzione. Appena come fondamentalmente, è creduto che il epigenetics egualmente permetta che i cambiamenti a questi reticoli di espressione genica siano ricordati, di modo che gli organi ed i tessuti differenti possono emergere durante lo sviluppo embrionale e che conservi la loro identità e funzione per il resto della vita dell'organismo.

I cambiamenti nell'espressione genica possono derivare da cromatina di modificazione, che è la struttura che comprende le proteine ed il DNA che è la repository per informazioni genetiche. I segni sono imposti che serviscono da modelli per modifica della cromatina, alterando la capacità dei geni di essere raggiunto dal macchinario della trascrizione del DNA. Il risultato è che alcuni geni sono soppressi ed altri sono fatti tacere complessivamente. Una delle questioni chiavi discusse al laboratorio del ESF responsabile come questi cambiamenti “sono ricordati„ durante la divisione cellulare attraverso la replica dei segni epigenetici, ma quanto questi possono essere invertiti in alcuni casi, permettendo che una cella sia riprogrammata in moda da poterla intraprendere un ruolo o una funzione differente.

La capacità delle celle di essere riprogrammato facendo eliminare i segni epigenetici è di grande interesse e l'importanza nella ricerca della cellula staminale, ha detto Erik van Nimwegen dall'università di Basilea in Svizzera, convenor del laboratorio del ESF. Le celle possono “de-essere differenziate in alcuni casi„ in questo modo, perdendo la loro funzione normale e cellule staminali diventanti ancora, capace successivamente di divisione nei tipi differenti delle cellule acquistando ancora una volta i comandi appropriati sopra l'espressione dei loro geni.

La capacità di perdere come pure guadagnare i segni epigenetici che costringono l'espressione di determinati geni sono egualmente importanti nello sviluppo embrionale iniziale, quando i cambiamenti della rapida nella struttura e nella funzione stanno accadendo. L'una presentazione al laboratorio da Dirk Schübeler dell'istituto di Friedrich Miescher a Basilea ha descritto come gli interi insiemi dei geni possono avere loro espressione modificata appena temporaneamente con il trattamento di metilazione del DNA, uno dei meccanismi principali per il blocco dell'accesso al DNA di fondo di un gene.

Ma con così tanto ancora essere indagato sulla natura complessa e sottile del regolamento del gene con modifica epigenetica, il più grande trionfo del laboratorio del ESF risiede non così tanto nelle diverse presentazioni, ma nelle decisioni collettive sopra le priorità future della ricerca e nelle relazioni stabilite fra i biologi di calcolo e sperimentali.

“Pensiamo che le discussioni fra i experimentalists ed i teorici per quanto riguarda le domande eccezionali interessanti abbia modellato la progettazione per la ricerca futura di tutti i partecipanti,„ abbiamo detto van Nimwegen. “Parecchi partecipanti hanno ritenuto che il laboratorio fosse piuttosto unico in quanto ha riunito un'ampia varietà di ricercatori che lavorano in un campo che è piuttosto nuovo.„

Gli esperimenti e l'osservazione forniscono i dati circa i reticoli di espressione genica, mentre i metodi di calcolo analizzano col passare del tempo i cambiamenti e contribuiscono ad identificare le sequenze che in effetti sono state memorizzate ed altri che “siano stati dimenticati„. Questo fenomeno con cui le celle in effetti si ricordano che che cosa è accaduto loro e risponde attraverso i cambiamenti nella loro espressione è fondamentale allo sviluppo degli organismi, con la loro struttura e funzione durante la loro vita come pure eredità degli adattamenti ai fattori ambientali.