Grazie a Crispr, creato il lievito con un solo cromosoma

Un team cinese e uno statunitense hanno ritagliato il dna del lievito di birra, ottenendo cellule rispettivamente con 1 e 2 cromosomi anziché i normali 16

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Da 16 a 1-2 cromosomi. Grazie alla tecnica di editing genomico Crispr-Cas9 due team di ricercatori (uno statunitense e uno cinese) hanno condensatotutto il materiale genetico di una cellula di lievito di birra (Saccharomyces cerevisiae) riducendone drasticamente il numero di cromosomi. Gli organismi così modificati stanno bene e secondo alcuni costituiscono di fatto delle nuove specie: a sorpresa le ripercussioni sulle funzioni vitali sono state poche e riguardano soprattutto la riproduzione delle cellule, che non si accoppiano con il lievito non modificato. L’impresa, che è stata appena pubblicata da Nature, potrebbe aiutare a capire perché gli organismi eucarioti dividono il proprio materiale genetico in più cromosomi, visto che, come sembra, non ne hanno un reale bisogno.

Taglia-cuci e pulizie
Entrambi i gruppi di ricerca hanno utilizzato Crispr per tagliare e cucire insieme i 16 diversi cromosomi del lievito: hanno eliminato i telomeri (le estremità dei cromosomi che proteggono il materiale genetico dalla degenerazione), ritagliato i centromeri (regioni dei cromosomi importanti per la replicazione del dna) e cucito insieme di volta in volta il prodotto di fusione con il cromosoma successivo.

La tecnica applicata, però, non era proprio identica e i due team hanno ottenuto due risultati differenti: il gruppo di Jef Boeke della New York University ha creato una linea cellulare con due cromosomi (che non è riuscito a fondere insieme), mentre la squadra di Zhongjun Qin del Key Laboratory of Synthetic Biology di Shanghai ha realizzato un lievito con un solo cromosoma gigante. Un gran lavoro di pulizia per eliminare le sequenze del genoma apparentemente non indispensabili.

Lievito minimal
Gli organismi ottenuti sono chiamati “minimal heast”, lieviti minimali perché il loro genoma è costituito dal dna che reca solo le informazioniritenute indispensabili a consentire tutte le funzioni vitali delle cellule di lievito. Entrambi i nuovi ceppi appaiono normali al microscopio e la drastica riduzione nel numero di cromosomi sembra non aver avuto un grosso impatto sull’attività genica.

Qualche differenza con il lievito originale però c’è e riguarda soprattutto la riproduzione. Per quanto concerne la riproduzione asessuata le cellule di Boeke sono paragonabili al lievito a 16 cromosomi, mentre quelle di Qin si dividono più lentamente. Ma i veri problemi riguardano la riproduzione sessuata, che di norma richiede che una cellula di lievito che possiede due copie del genoma (diploide) produca spore con una sola copia del genoma (aploide). Sia il lievito di Boeke sia quello di Qin si sono dimostrati inefficienti. Inoltre i ricercatori hanno osservato una incompatibilità genetica tra ceppi di lievito con numeri di cromosomi differenti, nonostante i loro dna siano quasi identici. In altre parole, i lieviti minimal non si incrociano con le cellule non modificate. Questo produce un isolamento genetico, sufficiente per alcuni a sostenere che si tratti di nuove specie.

Perché tanti cromosomi?
Il lavoro di Boeke e Qin (insieme a quello di altri gruppi che già in passato avevano modificato il numero di cromosomi dei lieviti, anche se non in modo così drastico) non è un semplice esercizio di stile, per dimostrare che con le tecnologie attuali possiamo tutto, anche creare nuove specie. C’è ben altro dietro, e cioè cercare di rispondere a delle domande: perché gli organismi eucarioti (cioè esseri viventi – tra cui piante, animali e essere umano – il cui materiale genetico è organizzato e separato dal resto della cellula da una membrana) hanno un numero diverso di cromosomi? E perché spesso i cromosomi sono così tanti? C’è una reale necessità?

Il numero di cromosomi non sembra essere correlato alla quantità di informazioni genetiche che i diversi organismi possiedono, e secondo Qin il fatto che i lieviti con solo uno o due cromosomi siano vitali e praticamente normali suggerisce che l’abbondanza di cromosomi negli eucarioti sia frutto del caso.

Ma solo continuando a indagare potremo esserne sicuri.

Via: Wired.it

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