Elementi P…irati all’arrembaggio dei genomi
Questi pirati del genoma sono micidiali: una sola copia introdotta può infatti moltiplicarsi e diffondersi in poche generazioni. Il meccanismo è il tipico copia-incolla. Le “navi” preferenzialmente attaccate sono i promotori dei geni, ovvero quelle regioni di DNA che ne controllano l’espressione. Per questa ragione questi siti sono definiti “hotspot”. Il motivo di questa preferenza è del tutto ignoto. Un […]
Questi pirati del genoma sono micidiali: una sola copia introdotta può infatti moltiplicarsi e diffondersi in poche generazioni. Il meccanismo è il tipico copia-incolla. Le “navi” preferenzialmente attaccate sono i promotori dei geni, ovvero quelle regioni di DNA che ne controllano l’espressione. Per questa ragione questi siti sono definiti “hotspot”. Il motivo di questa preferenza è del tutto ignoto. Un recente studio di prodi… comandanti della marina statunitense (!) pubblicato su PNAS cerca proprio di capire l’associazione tra “navi” bersaglio e corsari P.
Di elementi trasponibili Pikaia ha già avuto modo di parlare diverse volte (ad esempio, qui). Non è un caso: la potenza di queste sequenze le rende infatti particolarmente interessati per capire l’evoluzione dei genomi o per la manipolazione genetica (come in quest’altro caso). Gli elementi P di Drosophila sono tra i più studiati. Hanno la capacità di trasporre (ovvero muoversi nel genoma) grazie al fatto che codificano per una trasposasi: un enzima coinvolto proprio in questo processo. Da dove arrivano questi pirati? Sembra che essi abbiano conquistato la Perla nera del nostro amico moscerino per trasferimento orizzontale solo 80 anni fa. I nonni moscerini ancora raccontano come in breve tempo, grazie alla loro potenza di fuoco, abbiano poi conquistato tutte le altre popolazioni di Drosophila! La loro stabilizzazione all’interno del genoma è ottenuta guarda caso tramite i già discussi meccanismi epigenetici.. ma questa è un’altra storia!
Torniamo ai pirati… L’aspetto che incuriosisce è il fatto che, indipendentemente da sito iniziale o dalla natura delle sequenze, il 30-40% degli elementi P si inserisce negli stessi 200-400 loci! Più del 70% di questi si trovano presso promotori genici. Non può essere un caso! Dev’esserci qualcosa sotto… Un’ipotesi sostiene che ciò sia dovuto al fatto che in queste regioni la cromatina (il complesso DNA-proteine istoniche) è aperta e dunque accessibile. Ma questa ipotesi non è stata ancora provata. Di certo, la replicazione del genoma ospite è un’ottima opportunità per i trasposoni di diffondersi. Si nota infatti un movimento coordinato di questi elementi con la replicazione del DNA. Anche in questo caso c’è un mistero: come si coordinano?
Nello studio sembra che gli elementi P (ma proprio tutti!) si integrino preferenzialmente proprio a livello delle origini di replicazione definite da sequenze particolari. Queste ultime vengono infatti riconosciute da un complesso di proteine detto “di riconoscimento dell’origine” (ORC), indispensabile per l’avvio della replicazione del DNA (fase S). Ecco quindi svelati due misteri in uno! Così i P…irati attaccano solo certe zone del genoma ed ottengono in più la possibilità di replicarsi proprio al momento giusto. Anche l’ipotesi della cromatina aperta è in questo scenario perfettamente sostenibile: per consentire la replicazione occorre che quelle regioni siano accessibili al suddetto ORC e a tutte le altre proteine necessarie.
Così gli elementi P spiegano le vele al vento e innalzano la Jolly Roger: il genoma è conquistato!
Ilaria Panzeri
Riferimenti
Spradling A. C., Bellen H. J. e Hoskins R. A. Drosophila P elements preferentially transpose to replication origins. PNAS, doi:10.1073/pnas.1112960108 (2011)
Di elementi trasponibili Pikaia ha già avuto modo di parlare diverse volte (ad esempio, qui). Non è un caso: la potenza di queste sequenze le rende infatti particolarmente interessati per capire l’evoluzione dei genomi o per la manipolazione genetica (come in quest’altro caso). Gli elementi P di Drosophila sono tra i più studiati. Hanno la capacità di trasporre (ovvero muoversi nel genoma) grazie al fatto che codificano per una trasposasi: un enzima coinvolto proprio in questo processo. Da dove arrivano questi pirati? Sembra che essi abbiano conquistato la Perla nera del nostro amico moscerino per trasferimento orizzontale solo 80 anni fa. I nonni moscerini ancora raccontano come in breve tempo, grazie alla loro potenza di fuoco, abbiano poi conquistato tutte le altre popolazioni di Drosophila! La loro stabilizzazione all’interno del genoma è ottenuta guarda caso tramite i già discussi meccanismi epigenetici.. ma questa è un’altra storia!
Torniamo ai pirati… L’aspetto che incuriosisce è il fatto che, indipendentemente da sito iniziale o dalla natura delle sequenze, il 30-40% degli elementi P si inserisce negli stessi 200-400 loci! Più del 70% di questi si trovano presso promotori genici. Non può essere un caso! Dev’esserci qualcosa sotto… Un’ipotesi sostiene che ciò sia dovuto al fatto che in queste regioni la cromatina (il complesso DNA-proteine istoniche) è aperta e dunque accessibile. Ma questa ipotesi non è stata ancora provata. Di certo, la replicazione del genoma ospite è un’ottima opportunità per i trasposoni di diffondersi. Si nota infatti un movimento coordinato di questi elementi con la replicazione del DNA. Anche in questo caso c’è un mistero: come si coordinano?
Nello studio sembra che gli elementi P (ma proprio tutti!) si integrino preferenzialmente proprio a livello delle origini di replicazione definite da sequenze particolari. Queste ultime vengono infatti riconosciute da un complesso di proteine detto “di riconoscimento dell’origine” (ORC), indispensabile per l’avvio della replicazione del DNA (fase S). Ecco quindi svelati due misteri in uno! Così i P…irati attaccano solo certe zone del genoma ed ottengono in più la possibilità di replicarsi proprio al momento giusto. Anche l’ipotesi della cromatina aperta è in questo scenario perfettamente sostenibile: per consentire la replicazione occorre che quelle regioni siano accessibili al suddetto ORC e a tutte le altre proteine necessarie.
Così gli elementi P spiegano le vele al vento e innalzano la Jolly Roger: il genoma è conquistato!
Ilaria Panzeri
Riferimenti
Spradling A. C., Bellen H. J. e Hoskins R. A. Drosophila P elements preferentially transpose to replication origins. PNAS, doi:10.1073/pnas.1112960108 (2011)
