Ogni cellula contiene informazioni ereditarie memorizzate e codificate nella sequenza di basi azotate che compongono il suo DNA. Tuttavia, in qualsiasi tipo di cellula, viene effettivamente utilizzata solo una frazione di tali informazioni. Quali geni sono attivati e disattivati è in parte determinato da una seconda serie di informazioni che si sovrappone alle sequenze nucleotidiche che forniscono i modelli per la sintesi proteica.
Questo cosiddetto livello epigenetico di controllo si basa sul localizzato, e in linea di principio reversibile, attaccamento di semplici tag chimici a specifici nucleotidi nel genoma. Questo sistema svolge un ruolo importante nella regolazione dell’attività genica, e permette l’espressione selettiva di funzioni diverse in tipi di cellule differenziate.
Questo spiega perché tali modifiche del DNA giocano un ruolo importante nella differenziazione delle cellule staminali. “Diverse basi azotate sono state trovate nel genoma di cellule staminali, che sono prodotte da una mirata modificazione chimica delle particelle elementari note di DNA. Queste basi “atipiche” sono pensate per essere importanti nel determinare quali tipi di cellule differenziate possono derivare da una data linea di cellule staminali” ci spiega il professor Thomas Carell del Dipartimento di Chimica presso LMU. Tutte le basi non convenzionali finora scoperti sono derivati dalla stessa base standard – di citosina. Inoltre, Carell e il suo team hanno mostrato in precedenti lavori che i cosiddetti enzimi Tet sono sempre coinvolti nella loro sintesi.
In collaborazione con i colleghi di LMU, nonché dei ricercatori con sede a Berlino, Basilea e Utrecht, Carell e il suo gruppo hanno dimostrato, per la prima volta, che una base standard diversa dalla citosina è anch’essa modificata in cellule staminali embrionali di topi.
La precisa funzione del prodotto di queste reazioni chimiche che porta il nome “hydroxymethyluracil” rimane tuttora poco chiara. Tuttavia, utilizzando un metodo innovativo per l’identificazione dei fattori in grado di legarsi e di “leggere” le variabili chimiche che caratterizzano le basi del DNA non convenzionali, Carell e colleghi hanno dimostrato che le cellule staminali contengono proteine specifiche che riconoscono hydroxymethyluracil, e che potrebbero quindi contribuire alla regolazione dell’attività genica in queste cellule.
“Ci auguriamo che queste nuove conoscenze consentiranno di modulare la differenziazione delle cellule staminali – causando loro di generare cellule di un particolare tipo”, continua Carell speranzoso, “sarebbe meraviglioso se fossimo un giorno in grado di generare interi organi a partire da cellule differenziate prodotte su richiesta da popolazioni di cellule staminali”.