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GENOMA ATTO SECONDO / TRA POLEMICHE E GRANDI AFFARI Il Dna? Resta un rebus Le sequenze di geni non servono. Bisogna leggere le proteine. Come? Uno scienziato in prima linea spiega la nuova sfida di Giovanni Sabato Cosa pensereste se l'architetto a cui avete chiesto di progettare la vostra casa vi presentasse un progetto scritto così: «Wwyportawhjjascenskkorexrrrjj.»? Sarebbe lecito che vi domandaste se e quando vedrete mai la nuova casa finita. Questa è la sensazione che avvertono diversi scienziati a proposito della sequenza del genoma umano, la cui decifrazione è stata annunciata trionfalmente ormai più di un anno fa dal celeberrimo Craig Venter (genetista patron della Celera, l'impresa privata che per prima ha annunciato il compimento dell'impresa) e da Michael Collin (capo del progetto federale americano, il vero e proprio Genome Project). Il paragone è di Stanley Fields, genetista dell'Università di Washington a Seattle, ed esprime bene il misto di eccitazione e frastornamento che avvolge gli addetti ai lavori. Eccitazione perché senza dubbio la decifrazione del genoma è una meta scientifica eccezionale. Frastornamento perché la sfida, adesso, è quella di dare un senso all'immensa massa di informazione accumulata, di leggere il libro del genoma che ora appare come una serie di lettere indistinte. Ed è un'impresa che si presenta ben più colossale del sequenziamento stesso. Si tratta di comprendere le relazioni tra i geni, di identificare le proteine che ciascun gene codifica e, infine, vederne la funzione nel corpo umano. Ma decifrare le proteine non è uno scherzo. E per farlo ci sono alcune tappe intermedie. Quali? Ne abbiamo parlato con Piero Carninci, ricercatore italiano trasferitosi da anni in Giappone presso uno dei templi della ricerca sul genoma, il Riken Genome Science Laboratory di Tsukuba. Con risultati tanto interessanti che a fine mese tornerà in Italia a ritirare il Biotec Award 2001, che premia i ricercatori italiani che più si sono distinti nell'ambito della biologia molecolare. Carninci lavora proprio sul crinale tra genoma e proteoma. E premette: «La sequenza del genoma, in sé, non può dirci molto: è solo un primo passo, sebbene importantissimo». Nuda e cruda, la sequenza somiglia molto al bizzarro progetto dell'architetto: i geni (le informazioni rilevanti, i tratti di Dna in cui è scritto come fare le proteine) costituiscono meno del 2 per cento dell'intero genoma e sono dispersi qua e là in una marea di sequenze diverse, molte delle quali apparentemente prive di alcuna funzione (il cosiddetto Dna spazzatura), e per di più possono essere spezzettati in più frammenti intercalati da sequenze senza senso. «Anche solo individuare i geni nella marea di sequenze incomprensibili non è affatto facile, tant'è che il loro stesso numero è tuttora incerto», ammette Carninci (vedi intervista a William Haseltine a pagina 141). «Ancor più arduo, poi, è capire a che serve il gene individuato, ovvero qual è la funzione della sua proteina». Tanto arduo quanto indispensabile, perché il gene, in sé, non è che l'istruzione per fabbricare una o più proteine. Sono queste ultime che nell'organismo svolgono ogni sorta di attività, dal trasporto dell'ossigeno alla digestione; è il loro modo di funzionare che va sviscerato se si vuole comprendere come funziona il corpo umano, ricavare nuove medicine o chiarire cosa ci rende diversi da una scimmia. Lo studio sistematico dell'insieme delle proteine prodotte dall'organismo - il cosiddetto proteoma - è la nuova frontiera della ricerca nell'era post-genoma. «Senza dubbio dalle indagini sulle proteine verranno le risposte più accurate», conviene Carninci: «Ma prima di vederne i frutti occorreranno molti anni e grossi investimenti». Le proteine assumono strutture tridimensionali contorte e mutevoli, interagiscono l'una con l'altra in molteplici modi e sono ben più numerose dei geni, dato che da uno stesso gene possono derivare decine o talvolta centinaia di proteine diverse; studiarle, dunque, è molto più difficile che decifrare la semplice, lineare sequenza del Dna. E nel frattempo? Una soluzione viene da studi come quello di Carninci, che prendono di mira i prodotti intermedi tra il Dna e le proteine. Ogni volta che la cellula legge un gene, per prima cosa fabbrica un prodotto intermedio (detto Rna messaggero), che poi viene letto a sua volta per produrre la proteina; questi intermediari, a differenza del genoma, contengono la sola sequenza del gene, senza altre sequenze estranee, e vengono prodotti solo nel momento in cui il gene in questione viene letto per produrre la proteina. Carninci, in anni di ricerca, ha messo a punto le tecniche per isolare con precisione inedita gli Rna messaggeri presenti nelle cellule, e le ha impiegate per individuare e raccogliere tutti (o quasi) quelli prodotti dal più classico animale da esperimento: il topo. Ha ottenuto così una raccolta pressoché completa dei geni del topo. Dai geni isolati in questo modo si possono trarre innumerevoli informazioni. Per esempio, si può studiare in quali circostanze ciascun gene viene letto, per individuare quelli che si attivano in malattie come il cancro, e che quindi possono avere un ruolo nella malattia. Si possono anche analizzare l'insieme di tutti i geni accesi nella cellula in un determinato momento, per ricavare indizi sulle loro funzioni. E si possono inoltre condurre studi su come interagiscono tra loro le relative proteine (cosa che con il genoma non è possibile), e identificare proteine sconosciute che interagiscono con quelle già note; anche queste sono informazioni preziose perché, se due proteine interagiscono, evidentemente partecipano allo stesso processo. «Con le nostre tecniche riusciamo a esaminare 100 mila interazioni al giorno», afferma Carninci. Si tratta di tecniche usate da diversi laboratori per ottenere analoghe raccolte di geni in altri animali e anche nell'uomo. Sono gli studi sul topo, però, a essere particolarmente fruttuosi. A livello genetico, infatti, questo animaletto è molto simile a noi (quasi tutti i geni umani hanno il loro equivalente nel topo), e gli scienziati compiono su di lui manipolazioni genetiche che nella nostra specie, per ovvi motivi, sono impensabili. Per capire cosa fa un gene misterioso, gli scienziati possono produrre topi che ne sono privi, osservare i guai causati dalla sua mancanza e risalire così al suo ruolo. A margine rimane poi la questione del cosiddetto Dna spazzatura, che a ben guardare spazzatura non è. Infatti proprio questo materiale genetico forma gran parte del genoma, ma nessuno ne ha identificato la funzione. Perché? «È una questione di priorità», spiega Carninci: «Non sappiamo bene che cosa faccia e al momento abbiamo da lavorare tantissimo sulle parti che codificano per le proteine». Di fatto, sul piano pratico le proteine sono le strutture più interessanti: ad esempio, è concepibile disegnare un farmaco che leghi una proteina, ma è difficile pensare a un farmaco che agisca sul Dna del genoma. Quindi, anche se appurassimo che questo Dna ha un ruolo in una malattia, sarebbe difficile porvi rimedio. Ma probabilmente, aggiunge Carninci, che «il Dna spazzatura è senz'altro essenziale per regolare l'espressione dei geni, cioè per stabilire quando un gene deve essere letto». In effetti ci sono diversi gruppi che lo studiano, confrontando il genoma di uomo, topo ed altri organismi modello. Ci sono molte sequenze che sono molto simili in vari organismi; e se una sequenza non cambia molto nel corso dell'evoluzione, vuol dire che svolge un ruolo importante, che non è spazzatura. Quando avremo la sequenza del genoma del topo, che è quasi finita, sarà più facile elencare le sequenze conservate anche nel Dna spazzatura, e scoprire così quelle importanti. Tratto dal settimanale: "L'Espresso" - 01.11.2001 |
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