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Ricerca: Il cromosoma X genera "esplosioni" di espressione genica

I geni nelle nostre cellule sono impacchettati in 23 grandi unità di DNA chiamate cromosomi. I cromosomi sessuali, X e Y, differiscono da tutti gli altri cromosomi in quanto sono presenti solo come una copia attiva per cellula anziché due.

 Questo rende uno squilibrio del numero di copie tra i geni situati sui cromosomi sessuali e il resto del nostro genoma. Ora i ricercatori del Karolinska Institutet hanno capito come le nostre cellule riescono a raddoppiare l'espressione dei geni del cromosoma X per raggiungere l'equilibrio.

Esaminando la dinamica dell'espressione genica nei minimi dettagli nelle cellule embrionali e somatiche femminili e maschili, i ricercatori hanno scoperto che i geni sul cromosoma X producevano ondate di prodotti genici a un ritmo più rapido rispetto ad altri cromosomi.

Ritmo diverso

"Il cromosoma X genera" esplosioni "di espressione genica a un ritmo più elevato rispetto ad altri cromosomi, indicando il coinvolgimento di speciali elementi del DNA chiamati potenziatori nel mantenere un'espressione elevata del cromosoma X" afferma Björn Reinius , il principale ricercatore presso il Dipartimento di Biochimica medica e biofisica , che ha diretto lo studio.

Nelle cellule femminili, che trasportavano due cromosomi X, il tempo aumentato si stabiliva su una copia del cromosoma X durante la stessa finestra di sviluppo in cui la seconda copia X veniva disattivata. L '"inattivazione dell'X" è un meccanismo precedentemente caratterizzato che mantiene silenzioso un cromosoma X nelle donne, causando chiazze di cellule che esprimono la copia materna o paterna. Le cellule maschili, che trasportavano solo un cromosoma X, mantenevano invece un ritmo di espressione costantemente veloce durante le fasi di sviluppo e i tipi di cellule.

"L'incapacità di stabilire una compensazione del dosaggio del cromosoma X durante l'embriogenesi femminile precoce è letale e porta all'aborto spontaneo precoce", afferma Reinius. "Con le nuove conoscenze, comprendiamo meglio come la rete di espressione genica delle cellule viene destabilizzata."

Secondo i ricercatori, i risultati rappresentano una svolta nella comprensione della regolazione genica dei cromosomi sessuali. Comprendere questi meccanismi a livello dei cromosomi potrebbe anche essere importante nel campo della medicina rigenerativa, poiché la riprogrammazione delle cellule può disturbare l'equilibrio posologico dei cromosomi X in un modo specifico per genere.

La ricerca è stata finanziata da sovvenzioni della Fondazione Ragnar Söderberg, del Consiglio svedese per la ricerca e della Fondazione Åke Wiberg.

Publication

X-chromosome upregulation is driven by increased burst frequency”, Anton J. M. Larsson, Christos Coucoravas, Rickard Sandberg and Björn Reinius, Nature Structural and Molecular Biology, October 3, 2019, DOI: 10.1038/s41594-019-0306-y

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