A ogni organo il suo epigenoma / At each organ its epigenome.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa.

Illustrazione della doppia elica del DNA: in futuro, sarà compito degli studi di epigenomica svelare in che modo i processi di regolazione dei geni possano essere sfruttati a fini terapeutici (© Sean Busher/Corbis)

Illustration of DNA double helix: in the future, will be the task of epigenomics studies reveal how the gene regulation processes can be exploited for therapeutic purposes (© Sean Busher / Corbis)

Realizzata la mappa più completa delle differenze dell'epigenoma, cioè l'insieme dei meccanismi di regolazione che consentono l'espressione dei geni utili, in 18 organi del corpo umano. Il risultato è una pietra miliare in un campo di ricerca che potrà avere importanti ricadute diagnostiche e terapeutiche.

Se il genoma è l'insieme delle istruzioni che consentono la costruzione e il funzionamento di un organismo vivente, l'epigenoma è l'insieme dei processi che consentono a queste istruzioni di essere lette nei tessuti giusti e nel momento opportuno, anche in risposta a stimoli che provengono dall'ambiente.

Dopo che il Progetto genoma ha fornito una mappa completa dei geni degli esseri umani, il primo grande traguardo nell'era dell'epigenomica è stato raggiunto da un gruppo di ricercatori del Salk Institute, negli Stati Uniti, che sulle pagine di "Nature" descrive la più completa mappatura dell'epigenoma realizzata finora, che illustra le differenze che caratterizzano 18 diversi organi.

In sostanza, anche se il genoma di un individuo è lo stesso di ogni cellula, gli epigenomi variano, perché sono strettamente legati ai geni che una cellula sta realmente usando in un dato momento. Il processo epigenetico fondamentale è la metilazione, che consiste nell'aggiunta di un gruppo chimico metile al gene da inattivare. La metilazione, per esempio, consente alle cellule del sangue di ignorare i geni richiesti per il funzionamento di una cellula epatica o di un neurone. In una stessa cellula, inoltre, la metilazione varia nel tempo in risposta all'età del soggetto, a ciò che mangia o alle condizioni climatiche che incontra.

Lo studio pubblicato su "Nature", condotto analizzando gli epigenomi di quattro individui, ha permesso di confermare queste diversità negli schemi di metilazione dovute alle specifiche necessità dei tessuti. Altri schemi invece erano del tutto inattesi. Di solito infatti la metilazione è a carico di sequenze di nucleotidi, le unità di base che costituiscono la catena del DNA, di tipo 

citosina-guanina (CG), mentre la metilazione non-CG si riteneva fosse limitata solo ad alcuni tessuti e alla fase embrionale. I risultati mostrano ora che quest'ultima metilazione è molto più diffusa.

"In passato questo tipo id metilazione era stata osservata nel cervello e nei muscoli scheletrici, nelle cellule germinali e in quelle staminali", ha spiegato Matthew Schultz, primo autore dello studio. "Averla rilveta in tessuti adulti normali è molto importate: può significare infatti la presenza di popolazioni di cellule staminali nei tessuti adulti".

Inoltre, molte regioni hanno una metilazione dinamica anche a carico di una sequenza di DNA denominata promoter e di alcune regioni di regolazione che sono vicine al promoter, in cui finora non era mai stata osservata.

"In passato, si riteneva che queste regioni fossero sequenze in cui non succede nulla", ha commentato Joseph R. Ecker, autore senior dello studio. "Ora abbiamo scoperto che i cambiamenti della metilazione più correlati alla trascrizione genica sono spesso nelle regioni a valle del promoter".

Un'altra sorpresa riguarda la differenza del livello di metilazione dell'intero genoma tra un organo e l'altro: il pancreas, per esempio, ha un livello di metilazione insolitamente basso, mentre il timo ha alti livelli di metilazione, anche se le ragioni di queste differenze sono sconosciute.

I risultati sono molto importanti per lo sviluppo della ricerca epigenomica, e gli scienziati sperano in interessanti ricadute diagnostiche e terapeutiche. "Le firme della metilazione sono così diverse tra un organo e un altro che possiamo determinare gli schemi di metilazione di un tessuto e sapere se appartiene a un muscolo o al pancreas", ha concludo Ecker. "In futuro, possiamo immaginare che una biopsia potrà caratterizzare non solo cellule e geni di un campione, ma anche il suo epigenoma".

ENGLISH

Made most complete map of the epigenome differences, ie the set of regulatory mechanisms that allow the expression of useful genes, in 18 of the human body. The result is a milestone in a field of research that can have important diagnostic and therapeutic implications.

If the genome is the set of instructions that allow the construction and operation of a living organism, the epigenome is the set of processes that allow these instructions to be read in the right fabric and the right time, also in response to stimuli from the environment.

After the Human Genome Project has provided a complete map of genes of human beings, the first major milestone in the era dell'epigenomica was joined by a group of researchers at the Salk Institute in the United States, which on "Nature" describes pages the most complete mapping epigenome made so far, which illustrates the differences that characterize 18 different organs.

In essence, although the genome of an individual is the same in every cell, the epigenomes vary, because they are closely linked to the genes that a cell is actually using at a given moment. The basic process is the epigenetic methylation, which involves adding a chemical group methyl to the gene to inactivate. Methylation, for example, allows the blood cells to ignore the genes required for the operation of a liver cell or a neuron. In a same cell, moreover, the methylation varies over time in response to the age of the subject, to what he eats or climatic conditions it encounters.

The study published in "Nature", conducted by analyzing the epigenomes of four individuals, allowed to confirm these differences in the methylation patterns due to the specific needs of the tissues. Other schemes, however, were totally unexpected. Usually fact methylation is charged for nucleotide sequences, the basic units that make up the DNA chain, type

cytosine-guanine (CG), while the non-CG methylation was believed to be only limited to a few tissues and embryonic stage. The results now show that methylation latter is much more widespread.

"In the past this type id methylation was observed in the brain and skeletal muscles, in germ cells and in those stem cells," explained Matthew Schultz, first author of the study. "Having her rilveta in normal adult tissues it is very important: it can mean the presence of populations of stem cells in adult tissues."

In addition, many regions have a methylation also dynamic load of a DNA sequence called the promoter and some regulatory regions that are close to the promoter, in which hitherto had never been observed.

"In the past, it was believed that these regions were sequences in which nothing happens," said Joseph R. Ecker, senior author of the study. "Now we have discovered that changes in methylation more related to gene transcription are often in a downstream of the promoter regions".

Another surprise regards the difference in the methylation of the whole genome level between an organ and the other: the pancreas, for example, has an unusually low level of methylation, while the thymus has high levels of methylation, although the reasons these differences are unknown.

The results are very important for the development of epigenomics research, and scientists hope to interesting diagnostic and therapeutic implications. "The methylation signatures are so different between an organ and another that we can determine the methylation patterns of a fabric and to know if it belongs to a muscle or pancreas," he conclude Ecker. "In the future, we can imagine that a biopsy will not only characterize cells and genes in a sample, but also its epigenome".

Da:

http://www.lescienze.it/news/2015/06/03/news/differenze_epigenoma_organi_umani-2633322/