Encode: il genoma ha meno segreti

Dopo solo 3 anni dal suo inizio, il progetto modENCODE (model organism Encyclopedia of Dna elements) ha già portato i primi risultati sui due animali modello: il moscerino da frutta, Drosophila melanogaster, e il verme nematode, Caenorhabditis elegans. Le quattro ricerche che ne sono scaturite, pubblicate questa settimana su Nature e su Science, fanno luce sui complessi meccanismi molecolari che portano a una fine regolazione della trascrizione genica e sui processi che vengono attivati nei diversi stati di sviluppo di un organismo.

Sebbene, infatti, la sequenza completa di questi animali modello sia nota già da diversi anni, si è ancora ben lontani dalla complessa decodificazione del macchinario che attiva o silenzia specifiche regioni del Dna e regola lo stato di trascrizione e traduzione degli Rna. Proprio per avvicinarsi a una maggiore conoscenza del genoma, il progetto modENCODE ha preso in esame i due organismi e ne ha sviscerato i tre sistemi che regolano l’espressione genica nel tempo e nello spazio: i fattori di trascrizione che si legano al Dna nella regione del promotore (dove inizia la trascrizione), l’Rna non codificante che modifica l’espressione genica dopo la trascrizione, e le modificazioni delle proteine che alterano lo stato di condensazione del Dna.

Combinando i risultati delle analisi sui tre sistemi di regolazione, gli studi hanno rilevato l’enorme complessità del Dna di questi due organismi tra i più semplici modelli animali. Lo studio guidato da Marc Gerstein sul piccolo verme trasparente ha raccolto osservazioni che suggeriscono la reale esistenza di circa il 95% dei geni predetti e ha scoperto l’esistenza di 1.650 nuovi geni finora completamente ignoti. Inoltre, dalla ricerca è emerso che il numero di Rna trascritti è ben tre volte quello precedentemente caratterizzato e che il numero di Rna non codificante è circa 20 volte superiore rispetto a quanto stimato in precedenza. Simili risultati sono stati osservati anche nel genoma della Drosophila, dove sono stati scoperti ben 111.195 nuovi elementi tra geni, Rna non codificanti, modificazioni post-trascrizionali e post-traduzionali.

La vastità dei dati portati alla luce da questi studi da un lato suggerisce che anche per gli altri animali, tra cui l’essere umano, ci si debba aspettare un simile aumento della complessità genomica, dall’altro fa ben sperare che per questi due organismi si sia giunti a un livello di conoscenza pressoché completo dei diversi fattori in gioco.