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Il Dna che si trova strettamente impacchettato nel nucleo delle cellule non è così inaccessibile come si pensava: anche nei punti considerati finora 'spenti' perché troppo ripiegati su loro stessi, ci sono geni in parte attivi, grazie a un meccanismo che funziona più come una manopola del volume che come un interruttore. La scoperta, pubblicata sulla rivista Nature, abbatte una teoria consolidata da decenni e apre a nuove spiegazioni delle cause di malattie, tumori e invecchiamento. Il risultato, ottenuto grazie a un nuovo strumento basato sull'Intelligenza Artificiale, si deve al gruppo di ricerca coordinato da Vijay Ramani dei Gladstone Institutes di San Francisco e da Hani Goodarzi dell'Università della California a San Francisco.
"Questo lavoro è straordinario, apre un modo nuovo per capire la regolazione genica, che è molto più fine di quanto si pensasse e va oltre quello che finora ritenevamo chiaro", dice all'ANSA Giuseppe Novelli, genetista dell'Università di Roma Tor Vergata. "La scoperta chiarirà il problema dell'epigenetica, cioè il vestito che indossano i geni, aprendo scenari affascinanti per regolarla in maniera mirata, ad esempio progettando farmaci che agiscano sull'architettura del Dna. Questa possibilità di una regolazione graduale cambia tutto - prosegue il genetista - e, a mio parere, permetterà di ottenere nuove mappe epigenetiche di malattie complesse come l'obesità, che sono sempre frutto dell'interazione tra geni e ambiente, e potrebbe farci capire anche aspetti dell'invecchiamento che ancora ci sfuggono".
Ogni cellula del corpo umano comprime oltre due metri di Dna in un pacchettino minuscolo, invisibile a occhio nudo, che è un po' come comprimere un'intera casa in una zolletta di zucchero. Per poter fare ciò, il Dna è avvolto attorno a gruppi di proteine chiamate istoni. Gli autori dello studio avevano precedentemente sviluppato una tecnologia in grado di mappare la posizione di questi istoni lungo il Dna, in modo da capire quali geni fossero attivi in ogni cellula, ma il nuovo strumento va oltre: usa un modello di IA addestrato a riconoscere sottili differenze in come la doppia elica è avvolta attorno alle proteine.
In questo modo, i ricercatori hanno scoperto che spesso il Dna non è avvolto attorno agli istoni in modo così accurato, e che non si tratta di distorsioni casuali: è la cellula a programmarle attentamente, scegliendo tra 14 diverse conformazioni associate a diversi livelli di attività genica. Questo è forse il motivo per cui, per molte patologie complesse, non si è ancora riusciti a individuare specifiche alterazioni del Dna che scatenano la malattia: i geni possono non essere semplicemente accesi o spenti, ma anche attivi solo in parte.
"Prima di questa scoperta - afferma Goodarzi - la nostra comprensione della cromatina (l'insieme di Dna e proteine) era un po' come leggere un testo che conteneva solo due stati possibili: suoni e silenzi. Ora - dice il ricercatore - possiamo constatare che è molto più complessa: ci sono lettere e parole, abbiamo scoperto un nuovo tipo di grammatica che la regola".
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