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Malattie genetiche: decifrati i segreti del genoma dimenticato

La metodologia messa a punto dall'Ibbe-Cnr consente di interpretare e ricostruire l'intero 'Dna mitocondriale', finora ignorato dai ricercatori, dai dati prodotti dal sequenziamento dei geni umani presenti nei cromosomi nucleari

» Ricerca in Medicina Redazione/TB - 02/07/2012
Fonte: Immagine dal web

Recuperare le informazioni necessarie a ricostruire in maniera pressoché completa il 'genoma mitocondriale', ovvero il DNA di quegli organelli che rappresentano la 'centrale energetica' delle cellule e che hanno un patrimonio genetico indipendente da quello nucleare racchiuso nei cromosomi. Il tutto partendo da frammenti di sequenze genomiche prodotte per tutt'altro scopo. È ciò che consente di fare la nuova tecnica bioinformatica messa a punto da Ernesto Picardi e Graziano Pesole, rispettivamente ricercatore e direttore dell'Istituto di biomembrane e bioenergetica del Consiglio nazionale delle ricerche (Ibbe-Cnr), i cui risultati sono pubblicati sulla rivista Nature Methods.

Fino ad oggi, infatti, il 'genoma mitocondriale' era stato quasi ignorato, dimenticato, dai ricercatori, che si sono invece dedicati al sequenziamento di altre regioni di DNA, ovvero quelle che codificano per proteine. Nello specifico, questo genoma, che si eredita dalla madre, è costituito da una doppia elica di DNA composta da circa 16mila paia di basi (il DNA nucleare è lungo approssimativamente 3 miliardi di paia di basi), ed è stato stimato che ogni cellula può contenere da un centinaio a qualche migliaio di mitocondri, e che ogni mitocondrio contiene approssimativamente cinque molecole di DNA mitocondriale.

Da un punto di vista medico-scientifico, le mutazioni del DNA mitocondriale possono portare alla perdita della piena funzionalità nei movimenti di cuore, occhi e muscoli e, per questo, sviluppare un gran numero di malattie, tra le quali l'exercise intolerance e la sindrome di Kearns-Sayre (KISS). La scoperta dell'Ibbe-Cnr apre, dunque, un nuovo orizzonte per la ricerca sulle malattie genetiche proprio perché consente di recuperare le informazioni necessarie a ricostruire in maniera pressoché completa il genoma mitocondriale.

"Il genoma mitocondriale, questa piccola molecola di DNA, è rimasto finora quasi ignorato dai ricercatori che si sono dedicati al sequenziamento dell'esoma, ovvero delle regioni di DNA codificanti per proteine, allo scopo di trovare mutazioni associate a malattie genetiche", ha spiegato il direttore dell'Ibbe-Cnr Graziano Pesole. "Questa 'caccia' alle mutazioni finalizzata alla ricerca di possibili terapie - ha aggiunto - ha portato, quindi, all'elaborazione di protocolli sperimentali che non contemplano tutte le informazioni disponibili e necessarie, come quelle riguardanti il DNA mitocondriale e il suo contributo nella patogenesi di molte malattie genetiche". 

"Quello dei mitocondri costituisce circa il 2 per cento del DNA cellulare ed assolve funzioni di importanza vitale - ha sottolineato il direttore dell'Ibbe-Cnr -. Mutazioni del genoma mitocondriale sono responsabili di malattie gravissime che compromettono la funzionalità del sistema muscolare e nervoso o che sono associate a processi di invecchiamento e tumorigenesi. Le malattie cosiddette 'mitocondriali', come la sindrome di Leigh, di Kearns-Sayre, di Pearson o diverse encefalopatie e neuropatie, hanno un'incidenza media di 1 su 4mila, colpiscono soprattutto bambini e si distinguono per il fatto che, come il DNA mitocondriale, sono ereditate esclusivamente per via materna".

Pur determinando una trasformazione epocale nella ricerca biomolecolare, l'avvento delle piattaforme di sequenziamento di nuova generazione richiede l'elaborazione di strategie che consentano l'interpretazione biologica dell'enorme mole di dati prodotti. In questo ambito, la metodologia messa a punto dai ricercatori del Cnr e dell'Università degli Studi di Bari Aldo Moro (Uniba), che consente di ricostruire l'intero DNA mitocondriale utilizzando l'enorme mole di dati di sequenziamento massivo già esistenti per moltissime patologie, apre un nuovo orizzonte per la ricerca sulle malattie genetiche. "Sarà possibile, infatti - ha concluso Pesole - studiare il coinvolgimento del genoma mitocondriale in centinaia di malattie di cui non si conoscono il gene o i geni responsabili. Questo porrà le basi per la predisposizione di nuovi protocolli, sia diagnostici che prognostici, e per l'applicazione di nuove strategie terapeutiche".

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Istituto di biomembrane e bioenergetica del Consiglio nazionale delle ricerche (Ibbe-Cnr)